布里斯托爾和墨西哥的研究人員在生育科學(xué)上的突破打破了關(guān)于精子“游動(dòng)”的普遍觀點(diǎn)。

在安東尼·范·列文虎克(Antonie van Leeuwenhoek)使用最早的顯微鏡之一將人類精子描述為具有“尾巴的時(shí)候，游泳時(shí)，蛇尾會(huì)像蛇中的蛇一樣運(yùn)動(dòng)，就像蛇在水中一樣，三百多年后，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)這是一種錯(cuò)覺。。

布里斯托大學(xué)的Hermes Gadelha博士，墨西哥國立汽車大學(xué)的Gabriel Corkidi博士和Alberto Darszon博士采用最先進(jìn)的3D顯微鏡和數(shù)學(xué)技術(shù)，率先重建了真正的機(jī)芯3D精子尾巴

使用能夠在一秒內(nèi)記錄超過55,000幀的高速相機(jī)，以及帶有壓電裝置的顯微鏡載物臺(tái)，以極高的速率上下移動(dòng)樣品，他們能夠以3-D方式自由掃描游動(dòng)的精子。 。

這項(xiàng)開創(chuàng)性的研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上，揭示了精子的尾巴實(shí)際上是眨眼的，只在一側(cè)擺動(dòng)。雖然這應(yīng)該意味著精子的單側(cè)中風(fēng)會(huì)讓它繞圈游泳，但精子已經(jīng)找到了一種適應(yīng)并向前游泳的聰明方法。

布里斯托爾系博馬實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人加德勒哈博士說：“人類的精子在游泳時(shí)會(huì)滾動(dòng)，就像嬉戲的水獺在水中開瓶一樣，它們的單側(cè)st沖程會(huì)使其平均，然后向前游泳。”工程數(shù)學(xué)系教授和生育數(shù)學(xué)專家。

“用2-D顯微鏡從上方觀察時(shí)，精子快速而高度同步的旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生幻覺-尾巴似乎具有左右對(duì)稱運(yùn)動(dòng)，就像在水中的鰻魚一樣，如Leeuwenhoek在17日所描述的世紀(jì)。

蓋德爾哈博士說：“但是，我們的發(fā)現(xiàn)表明，精子已經(jīng)開發(fā)出一種游泳技術(shù)來彌補(bǔ)它們的不對(duì)稱性，并在這種情況下巧妙地解決了微觀尺度的數(shù)學(xué)難題：通過建立非對(duì)稱性來實(shí)現(xiàn)對(duì)稱性。”

“然而，像水獺一樣的人類精子旋轉(zhuǎn)非常復(fù)雜：精子頭在精子尾巴圍繞游泳方向旋轉(zhuǎn)的同時(shí)旋轉(zhuǎn)。這在物理學(xué)上被稱為歲差，就像地球和火星的軌道繞著歲差旋轉(zhuǎn)一樣太陽。”

目前在診所和研究中使用的計(jì)算機(jī)輔助精液分析系統(tǒng)仍使用2D視圖查看精子運(yùn)動(dòng)。因此，就像Leeuwenhoek的第一臺(tái)顯微鏡一樣，它們?cè)谠u(píng)估精液質(zhì)量時(shí)仍然容易出現(xiàn)這種對(duì)稱錯(cuò)覺。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)結(jié)合了3D顯微鏡技術(shù)和數(shù)學(xué)的新穎運(yùn)用，可能為解鎖人類繁殖的秘密提供新的希望。

“由于男性因素造成的不孕癥超過一半，了解人類精子尾巴是開發(fā)未來診斷工具以識(shí)別不健康精子的基礎(chǔ)，” Gadelha博士補(bǔ)充說。他的工作此前揭示了精子彎曲的生物力學(xué)以及精確的節(jié)律傾向，表征精子如何向前運(yùn)動(dòng)。

Corkidi博士和Darszon博士開創(chuàng)了用于精子游泳的3-D顯微鏡技術(shù)。

Corkidi博士說：“這真是令人難以置信的驚喜，我們相信我們先進(jìn)的3D顯微鏡將揭示自然界中更多的秘密。有一天，這項(xiàng)技術(shù)將可用于臨床中心。”

“這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將徹底改變我們對(duì)精子活力及其對(duì)自然受精影響的理解。對(duì)女性生殖道內(nèi)復(fù)雜的環(huán)境以及精子游動(dòng)如何影響受精知之甚少。這些新工具使我們看到了精子具有的驚人能力”，達(dá)斯宗(Dr. Darszon)說。