Podczas ejakulacji mężczyzna wydala dużą ilość nasienia, które może zawierać ponad 100 milionów plemników! To możliwe dzięki unikalnej strukturze męskiego układu rozrodczego. Plemniki tworzą się w jądrach. Każde jądro ma około 1200 małych kanalików, z których każdy może mieć aż do 70 cm długości. To w tych kanalikach testosteron, hormon, który stymuluje produkcję plemników, działa na komórki. Co więcej, w kanalikach znajdują się specjalne komórki, które wydzielają substancję utrzymującą wysokie stężenie testosteronu wokół nich. Dzięki temu proces produkcji plemników może trwać non stop, 24 godziny na dobę, od momentu dojrzewania aż do końca życia mężczyzny! Warto jednak zauważyć, że po 40 roku życia, produkcja plemników w tych kanalikach zaczyna spadać. Plemniki w nasieniu stają się mniej liczne, mniej ruchliwe i mogą mieć niewłaściwą strukturę. Ale nawet pomimo tego, niektórzy mężczyźni, nawet w wieku 90 lat, mogą nadal być zdolni do zapłodnienia!

Przybliżmy trochę temat jąder

Plemnikom, tym mikroskopijnym komórkom, które odgrywają kluczową rolę w procesie prokreacji, potrzebne są specyficzne warunki, aby mogły prawidłowo dojrzewać i rozwijać się. Z tego powodu natura umieściła je w specjalnym miejscu – mosznie. To właśnie tam, w mosznie, plemnikom zapewniane są optymalne warunki rozwoju. Ciekawostką jest to, że temperatura w mosznie jest o około 1,5-2,5ºC niższa niż w innych częściach ciała, wynosząc mniej więcej 34ºC. Dla nas, mogłoby to wydawać się nieco chłodno, ale dla plemników, to jest idealna temperatura. Ta nieco chłodniejsza temperatura pomaga im rozwijać się i dojrzewać prawidłowo. Warto wspomnieć o jednej intrygującej kwestii dotyczącej rozwoju jąder, domu plemników. Wbrew temu, co mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka, jądra pierwotnie nie tworzą się w mosznie. Początkowo rozwijają się one w jamie brzusznej. W miarę rozwoju płodowego, jądra zaczynają swój powolny proces 'migracji’ ku dołowi, ostatecznie docierając do moszny. Ten fascynujący proces powinien zakończyć się do momentu narodzin, a najpóźniej do trzech miesięcy po porodzie. Ciekawe, prawda? W przyszłości na pewno będziemy rozmawiać o tym więcej. Ale na razie to wystarczy jako wprowadzenie do tej fascynującej podróży, którą przemierzają plemniki w procesie swojego rozwoju. Plemniki, które kiedyś staną się kluczowymi graczami w procesie tworzenia nowego życia, zaczynają swoją podróż jeszcze przed urodzeniem. U każdego małego chłopca, który jeszcze komfortowo przebywa w brzuchu mamy, pojawiają się specjalne komórki zwane gonocytami. To właśnie z tych pierwotnych komórek płciowych będą kiedyś rozwijać się plemniki. Te gonocyty dzielą się wiele razy, a następnie – jako spermatogonie – „usypiają” i czekają cierpliwie między komórkami kanalika nasiennego, czyli małych rureczek, które budują jądra. I tak tam czekają, aż nastąpi moment dojrzewania. Gdy dojrzewanie się zaczyna, te pierwotne komórki znów zaczynają się dzielić i przekształcać. Ten cały proces, od momentu powstania gonocytów aż do momentu, gdy stają się dojrzałymi plemnikami, nazywamy spermatogenezą. Ten proces możemy podzielić na dwa główne etapy, które mają trochę bardziej skomplikowane nazwy. Ale o nich opowiemy innym razem.

Etap pierwszy

Pierwszy etap w procesie tworzenia plemników nazywamy spermatocytogenezą. W tym etapie powstają komórki z połową normalnej liczby chromosomów. Chromosomy to specjalne struktury, które zawierają cały nasz materiał genetyczny. Typowo, wszystkie nasze komórki mają pełny zestaw 46 chromosomów, czyli 23 pary. Każda para składa się z jednego chromosomu od mamy i jednego od taty. Ale w procesie spermatocytogenezy, pierwotne komórki muszą przejść transformację do formy haploidalnej, co oznacza, że mają tylko połowę normalnej liczby chromosomów. Zatem, spermatogonie – małe, kuliste komórki o średnicy około 9-15 mikrometrów – zaczynają się dzielić. Te podziały prowadzą do utworzenia:

• Komórek macierzystych, które będą rozwijać się w nowe plemniki,
• Większych komórek, które osiągają rozmiar do 25 mikrometrów – ale nadal mają pełny zestaw chromosomów, co oznacza, że są diploidalne.

W tym momencie natura wprowadza specjalny typ podziału komórkowego, który jest unikalny dla komórek płciowych. Nazywamy to proces mejozą. Jest to właśnie ten proces, który pozwala na redukcję liczby chromosomów podczas spermatocytogenezy, tworząc komórki o połowicznej liczbie chromosomów, czyli komórki haploidalne. Teraz, kiedy te komórki mają już właściwą ilość materiału genetycznego, muszą tylko jeszcze ukształtować te charakterystyczne dla plemników elementy i struktury. Dzięki temu będą one gotowe do spełnienia swojej roli w procesie zapłodnienia. W tym punkcie proces tworzenia plemników jest już na dobrej drodze.

Etap drugi

Zatem przechodzimy do drugiego etapu tworzenia plemników, nazywanego spermiogenezą. W tym etapie jądro komórkowe, które do tej pory było w środku komórki, zaczyna przemieszczać się na bok. Wraz z tym, jądro staje się spłaszczone i wydłużone, a jego objętość maleje. DNA wewnątrz jądra komórkowego kondensuje się, tworząc gęsty układ, a otoczka jądra ulega przemianom – zanikają w niej otwory (tzw. pory), a nadmiar otoczki, który jest za duży dla pomniejszonego jądra, gromadzi się po jednej stronie, tworząc grubszy fałd. Znany nam z lekcji biologii aparat Golgiego również się przemieszcza i zaczyna tworzyć akrosom – strukturę, która odgrywa ważną rolę w przyszłym życiu plemnika. Innym elementem komórki, który ulega zmianie, jest centriola. Przesuwa się ona na drugą stronę i wraz z mitochondriami tworzy strukturę znaną jako wstawka – bez niej plemnik nie mógłby poruszać swoją „ogonkiem”. A co z cytoplazmą, zapytacie? W dojrzałym plemniku nie ma na nią zbyt wiele miejsca, więc jej nadmiar jest usuwany w ostatnim procesie znanym jako spermiacja.

Ostateczne spojrzenie na plemniki

Rzućmy okiem na dojrzały plemnik. Ma on mniej więcej 60µm długości i składa się głównie z dwóch części: główki i ogonka, nazywanego też witką. Główka ma długość 4,5µm i szerokość od 2,5 do 3,5µm. To w niej umieszczony jest jądro komórkowe zawierające cały materiał genetyczny. Większa część powierzchni jądra jest pokryta akrosomem, co jest jakby płaską czapką. Akrosom zawiera wszystkie enzymy, które plemnik potrzebuje, aby dostać się do komórki jajowej. Ogon plemnika to trochę więcej niż tylko 'ogonek’. Składa się z kilku segmentów: szyjki, wstawki o długości 5-7µm i grubości 1µm, pełnej mitochondriów produkujących energię niezbędną dla ruchu plemnika, oraz witki, która zapewnia plemnikowi ruch naprzód i pomaga mu dotrzeć do komórki jajowej. Opisany proces tworzenia plemników trwa u człowieka około 74 dni. Ale nawet po tym czasie, plemniki nie są w pełni gotowe do swojej roli. Muszą spędzić trochę więcej czasu dojrzewając w najądrzu, specjalnym organie znajdującym się nad jądrem. Ile czasu tam spędzają różni się – może to być od kilku do kilkunastu dni. Następnie, podczas wytrysku, są one przesuwane do nasieniowodu dzięki specjalnym perystaltycznym ruchom. Potem, wraz z innymi składnikami nasienia, wypływają przez cewkę moczową. Jeśli przez dłuższy czas nie dochodzi do wytrysku, plemniki ulegają rozpadowi lub są usuwane przez cewkę moczową. Cała podróż plemnika, od kanalików nasiennych (gdzie powstaje), przez specjalne kanaliki wyprowadzające (podczas ejakulacji), trwa średnio 12 dni, choć niektóre plemniki potrafią przebyć tę drogę w ciągu jednej doby!