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“尾巴的時候,游泳時,蛇尾會像蛇中的蛇一樣運動,就像蛇在水中一樣,三百多年后,科學家們發現這是一種錯覺。
布里斯托大學的Hermes Gadelha博士,墨西哥國立汽車大學的Gabriel Corkidi博士和Alberto Darszon博士采用最先進的3D顯微鏡和數學技術,率先重建了真正的機芯3D精子尾巴
使用能夠在一秒內記錄超過55,000幀的高速相機,以及帶有壓電裝置的顯微鏡載物臺,以極高的速率上下移動樣品,他們能夠以3-D方式自由掃描游動的精子。 。
這項開創性的研究發表在《科學進展》雜志上,揭示了精子的尾巴實際上是眨眼的,只在一側擺動。雖然這應該意味著精子的單側中風會讓它繞圈游泳,但精子已經找到了一種適應并向前游泳的聰明方法。
人類精子如何真正游動:新研究挑戰了已有數百年歷史的假設。圖片來源:polymaths-lab.com
布里斯托爾系博馬實驗室的負責人加德勒哈博士說:“人類的精子在游泳時會滾動,就像嬉戲的水獺在水中開瓶一樣,它們的單側st沖程會使其平均,然后向前游泳。”工程數學系教授和生育數學專家。
“用2-D顯微鏡從上方觀察時,精子快速而高度同步的旋轉會產生幻覺-尾巴似乎具有左右對稱運動,就像在水中的鰻魚一樣,如Leeuwenhoek在17日所描述的世紀。
蓋德爾哈博士說:“但是,我們的發現表明,精子已經開發出一種游泳技術來彌補它們的不對稱性,并在這種情況下巧妙地解決了微觀尺度的數學難題:通過建立非對稱性來實現對稱性。”
“然而,像水獺一樣的人類精子旋轉非常復雜:精子頭在精子尾巴圍繞游泳方向旋轉的同時旋轉。這在物理學上被稱為歲差,就像地球和火星的軌道繞著歲差旋轉一樣太陽。”
目前在診所和研究中使用的計算機輔助精液分析系統仍使用2D視圖查看精子運動。因此,就像Leeuwenhoek的第一臺顯微鏡一樣,它們在評估精液質量時仍然容易出現這種對稱錯覺。這項發現結合了3D顯微鏡技術和數學的新穎運用,可能為解鎖人類繁殖的秘密提供新的希望。