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旋轉前進的人類精子

發布日期:2020-10-13    作者:昭遠制藥    

一直以來,我們都認為精子就像蝌蚪那樣左右擺動尾巴向前游動。近來,一項應用高速3D顯微鏡的研究更新了我們對精子運動模式的認識:實際上是一種巧妙地旋進模式。


三百多年前,沒有人知道精子的存在,直到17世紀顯微鏡的出現。在顯微鏡下,列文虎克觀察到人類精液中有“數以千計沙粒般大小的微型動物正在游動”,他在自己的研究中寫道:“那些微小的生物長著比自己身體長五六倍的細尾巴。

它們蜿蜒前行,靠尾巴的擺動來推進,就像是蛇在水中游,仿佛在向某個重要的目的地沖刺。”

科學發展至今,我們對精子結構及功能的認識已經有了翻天覆地的變化。然而,對精子如何游動的看法就沒有什么改變。任何使用現代顯微鏡觀察精子運動的人,都會不約而同地得出相似的結論:精子就像蝌蚪那樣,通過左右擺動尾巴向前游動。


但是,人類又一次被自己的眼睛欺騙了,最新的研究顯示,普通顯微鏡下的影像完全是一個巧妙的誤會。精子的運動實際上非常難以觀察,它的尾巴直徑不超過2微米,而且精子的尾巴擺動的速度也非常快,一秒鐘可以鞭打超過20次。

如果要準確的觀察精子運動,我們需要一個超高速相機,才可以準確抓拍一個以難以置信的高速不停振蕩的物體。

這簡直是異想天開,但是,現代科技巧奪天工地解決了這個問題。

來自布里斯托大學和墨西哥國立自治大學的研究人員,在生育科學方面的最新研究,打破了人們普遍接受的關于精子像蝌蚪一樣“游動”的觀點。

他們利用高速3D顯微鏡結合數字技術,首次解密了精子的3D運動模式。在高速3D顯微鏡的幫助下,科學家能通過多個平面來觀測精子尾部的擺動方式。


研究顯示:精子并不是對稱地左右擺動尾巴游泳,而是不對稱地旋轉前進。

人類精子的頭部會沿著一根軸進行逆時針轉動,尾巴則以游動方向為軸進行同步旋轉。這一結果刷新了人類過去的認知:人類精子不是對稱性地擺動尾部,而是像頑皮的水獺一樣旋轉式游動前進——精子如同旋轉的陀螺般“鉆”進液體中,頭部向一側旋轉,與此同時尾巴也會跟著旋轉,并且尾部旋轉的幅度在空間上是不對稱的,這就產生了精子前進的推力。

而之前,之所以會誤認為精子的擺動是對稱的,是因為2D觀測時只能得到一個平面內的信息,無法獲得全面的空間信息。

超過一半的不孕不育是由男性因素造成的,理解人類精子的運動,是開發未來診斷工具以識別不健康精子的基礎。如今在診所和研究中使用的計算機輔助精液分析系統,仍然使用2D視圖來觀察精子的運動。

這一發現,可能為男性弱精子癥的臨床評估帶來新的變革。


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