精子“欺骗”科学家300多年!研究显示:精子像钻头一样螺旋前进


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精子“欺骗”科学家300多年!研究显示:精子像钻头一样螺旋前进


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【精子“欺骗”科学家300多年!研究显示:精子像钻头一样螺旋前进】
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众所周知 , 精子对人类繁衍后代的意义不言而喻 , 在精子和卵子结合之前 , 成千上万的精子需要经过漫漫征程奋力游向卵子 。

在这一征程中 , 有些会因为体力不济而中途歇气了;有些没有干劲而早早放弃了;有些可能在原地打转 , 从未出发;还有些因走错方向夭折了......
最终只有一两个强壮的精子顺利通过层层“关卡” , 与卵子“终成眷属” , 从此才有了新生命的诞生 。

如此一来 , 为了赢得卵子的青睐 , 每个精子不仅要拼尽全力往正确的方向前进 , 还要有极强的竞争力 。 那么 , 精子是如何“追”到卵子的呢?
精子的前进方式精子本身十分渺小 , 整体长度仅有55微米 , 这是什么概念呢?大约相当于人的头发直径的一半 。

三百多年来 , 科学家们一直认为精子是像“小蝌蚪”一样摆动前进游向卵子 , 最早追踪精子运动轨迹的人是列文虎克 。
列文虎克是荷兰显微镜学、微生物学的开拓者 , 1665年 , 列文虎克研制出了第一架“显微镜” , 并着了魔似的将自己能够想到的小东西一个接一个地放在镜下 , 观看它们的“庐山真面目” 。

为了满足好奇心 , 他用自己发明的显微镜观察自己的精液 , 发现了精细胞 , 并且这样描述精子:
“它具有尾巴 , 蛇形扭动前进 , 如同水中的鳗鱼一般”

后来的科学家们用显微镜从上方往下看 , 得到的答案基本都与列文虎克相同:精子像小蝌蚪一样左一扭 , 右一扭向前进 。
然而 , 科学家们万万没想到 , 这其实是一样视错觉 , 三百多年后才发现 , 原来人类精子的运动并非此前的认识 。 在二维图像下 , 精子竟然“欺骗”了我们三百多年 。


布里斯托大学的 Hermes Gadelha 博士、墨西哥国立自治大学的 Gabriel Corkidi 博士和 Alberto Darszon 博士采用最先进的 3D 显微镜和数学技术 , 率先重建了精子尾部的 3D 真实运动 。

他们采用一架每秒拍摄超过 55 000 帧的高速相机 , 配合带有压电装置的显微镜载物台 , 以极高的速率上下移动样品 , 制作出首张精子尾部的3D细胞结构图 。

研究发现 , 精子的尾部结构十分复杂 , 由近一千个不同类型的“元件”构成 。 其中有一个重要“元件”名为“微管蛋白” , 类似弹簧附在精子尾部 , 能使精子产生弯曲并帮助其游动 。
此前 , 科学家们一直认为精子是这样游动:

然而结果显示 , 精子并非像蝌蚪一样来回摆动 , 而是像钻头一样螺旋式旋转:

从重建的三维图像可以看出 , 精子尾巴围绕游动方向旋转的同时 , 精子头部也在有节奏地旋转 , 犹如钻头一般 , 而尾巴始终只往一个方向摆动 。

这项研究发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上 , 揭示了精子的尾巴实际上只朝一侧摆动 。 人们形象地将精子这种游动方式比喻成像“开瓶器”一样前进 , 也是十分有趣了 。

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