“人之初” 游泳的那些秘密！_風聞

來自約克大學和牛津大學的研究人員發現，覆蓋在人類精子尾部的一層強化外層，賦予了精子力量，使它們能夠進行有力、有節奏的撞擊，從而突破宮頸粘液屏障進行體內受精。

子宮頸粘液模擬物中的虛擬人類精子：尾部由增強塗層（藍色）增加強度和穩定性。

近日，來自美國約克大學和牛津大學的研究人員發現，覆蓋在人類精子尾部的一層強化外層，賦予了精子力量，使它們能夠進行有力、有節奏的撞擊，從而突破宮頸粘液屏障進行體內受精。相關論文發表在《英國皇家學會界面雜誌》。這些發現可能會幫助輔助生殖醫生開發更好的精子選擇方法，在更接近自然的條件下識別出最健康的精子。

宮頸粘液比水粘稠100倍，是艱難的自然選擇之一。宮頸粘液在女性體內形成了精子篩選過程的一部分，以確保只有最健康的精子才能與卵子結合。在5500萬個精子中，大約只有15個精子能夠通過女性生殖道。約克大學數學系的Hermes Gadêlha博士説：“我們仍然不完全瞭解精子游動的機理，但精子游動的能力可能與基因的完整性有關。”

“在精子選擇過程中，醫院目前並不使用高粘度的液體來挑選最佳精子，因為到目前為止還不完全清楚這是否重要。我們的研究表明，在選擇精子進行體外受精時，需要更多的臨牀試驗和研究來探索自然環境中這一因素的影響。”

精子的尾巴非常複雜，其長度僅相當於一根頭髮的寬度。研究人員使用虛擬精子模型來比較人類等體內受精的哺乳動物和體外受精的海膽的的精子尾巴的異同。結果發現，雖然海膽和人類精子都有柔韌的細胞核，但哺乳動物精子的尾巴可能會進化出強化外層以增加強度和穩定性，進而克服宮頸粘液屏障來進行體內受精。

研究人員使用虛擬模型來添加和刪除不同物種精子尾巴的特徵，以便確定它們的功能。並測試了虛擬的海膽精子在宮頸粘液等黏性液體中游動的能力，發現它們的尾巴在壓力下會迅速彎曲，無法推動自己前進。而人類精子會低黏度的液體中瘋狂地跳動，在較粘稠的液體中，則開始以強有力的節奏波遊動。

Gadelha博士補充説：“使用虛擬精子，我們能夠看到哺乳動物的精子是如何適應在較粘稠的液體中游動的。但我們不知道哪一種適應是首先出現的——更強壯的精子還是宮頸粘液，或者它們是否共同進化。但在自然界中沒有任何一種適應是偶然的，而由於數百萬年來的進化壓力，物種繁殖所需的確切條件已經被添加進來。”

但由於沒有中樞神經系統來決定精子何時何地如何運動，這仍然是一個科學之謎。Gadelha博士説：“就像在我們的胳膊和腿一樣，精子也有微小的肌肉，可以讓它們的尾巴彎曲，但沒有人知道在納米尺度下，這是如何在尾巴內部協調的。精子是一種自組織結構，運動似乎是自主發生的，這可能是多種機制共同作用的結果。”

◎編譯 | 花花

◎責編 | 張夢

◎來源 | 《英國皇家學會界面雜誌》

◎期刊編號 | 2214-109X

◎原文鏈接：

https://phys.org/news/2019-03-mathematicians-reveal-secret-human-sperm.html

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