【导读】300年前,列文虎克在显微镜下观察到2D精子游动图像,使得人们一直以来都以为精子靠其尾部左右摆动着前行。然而一项新的研究通过3D显微镜却发现,精子真正的游动方式,应是呈螺旋波形滚动前进。文末有视频哦。我们知道,每个人都从受精卵发育而来:几千万个形似蝌蚪的精子,一出生就注定踏入赛道,争先恐后的当那个“最优解”,而后到达“终点”、获得奖赏---与卵细胞结合,孕育出生命的奇迹。 近日,一项发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的研究打破了关于精子“游动”的普遍观点,认为小蝌蚪们前进时,并非靠对称性的二维摆动(如图a),而是不对称的螺旋式三维前进(如图b)! 从 2D 到 3D:跨越三个世纪的精子研究 1677 年,荷兰人安东·范·列文虎克(Anton van Leeuwenhoek)在显微镜下首次观察到人类精子活细胞(其实是列文虎克本人新鲜出炉的精子)。科学家后来称它们为“蛇状运动,像水中的鳗鱼”,而且这种观点一直持续到现在,甚至成为“常识”。 然而此次,由布里斯托大学等组成的研究团队,使用最先进的 3D 显微镜和数学技术,率先重建了精子尾部的 3D 真实运动。 但是,Gadelha 说:“想象一下你只能用一条腿游泳—,在没有手臂帮助平衡身体时,你一定会绕着圈子游,但是如果你游泳时从一边旋转到另一边,你就可以平衡划水的不对称性。”
现在我们知道,精子会绕着圈游动,但问题是,如果是绝对的对称绕圈,精子只能在原地打转,不可能快速向前移动。但人类精子似乎很聪明,它们已经巧妙地找到了向前游动的方法。 而更加巧妙的是,研究人员发现,b 平面的波能够让鞭毛朝一侧逆时针摆动,属于行波,而 z 平面上的属于驻波。行波让精子能往一侧转动,驻波给与了鞭毛均匀旋转的能力,保证每一次转动力能分散到每一个平面。 两种波形并不对称和一致,但它们相互合作才能推动精子往前行进。 看到这里,可能有人会问了:现在我们知道了精子确切的游动方式,又有什么价值呢? Darszon 博士说,“这项发现将彻底改变我们对精子活力及其对自然受精影响的理解。对于女性生殖道内复杂的环境,以及精子游动如何影响受精,我们仍然知之甚少。这些新工具使我们看到了精子具有的惊人能力。” 论文作者之一的 Corkidi 博士也说道:“这真是令人难以置信的惊喜,我们相信先进的 3D 显微镜技术将揭示自然界中更多的秘密。有朝一日,这项技术将可用于临床中心。” 最后,让我们一起欣赏下精子的游动视频吧! https://advances./content/6/31/eaba5168 https://spectrum./the-human-os/biomedical/imaging/spermatowhoaa-human-sperm-dont-swim-like-we-thought https://www./article/2250415-sperm-have-a-weird-way-of-swimming-and-we-only-noticed-after-300-years/ https:///pub_releases/2020-07/uob-hhs072420.php |
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