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人类精子如何真正游动:新研究挑战了数百年的假设

布里斯托尔和墨西哥的研究人员在生育科学上的突破打破了关于精子“游动”的普遍观点。

在安东尼·范·列文虎克(Antonie van Leeuwenhoek)使用最早的显微镜之一将人类精子描述为具有“尾巴的时候,游泳时,蛇尾会像蛇中的蛇一样运动,就像蛇在水中一样,三百多年后,科学家们发现这是一种错觉。 。

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真实运动。 3D。

使用能够在一秒内记录超过55,000帧的高速相机,以及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,他们能够以3D方式自由扫描精子。

这项开创性的研究发表在《科学进展》杂志上,揭示了精子的尾巴实际上是眨眼的,只在一侧摆动。虽然这应该意味着精子的单侧中风会让它绕圈游泳,但精子已经找到了一种适应并向前游泳的聪明方法。

布里斯托尔大学医学院博马实验室的负责人加德勒哈博士说:“人类精子在游泳时会滚动,就像在水里嬉戏的水獭开瓶一样,它们单侧的average将使自己平均下来,并且会向前游泳。”工程数学和生育数学专家。

“用2D显微镜从上方观察时,精子快速而高度同步地旋转会产生一种错觉-尾巴似乎具有左右对称的运动,就像在水中的鳗鱼一样,如Leeuwenhoek在17世纪所描述的那样。

“但是,我们的发现表明,精子已经开发出一种游泳技术来弥补它们的偏斜度,并且通过这种方式巧妙地解决了微观尺度的数学难题:通过非对称性创造对称性,” Gadelha博士说。

“然而,像水獭一样的人类精子旋转非常复杂:精子头在精子尾巴围绕游泳方向旋转的同时旋转。这在物理学上被称为岁差,就像地球和火星的轨道绕着岁差旋转一样太阳。”

如今,在诊所和研究中使用的计算机辅助精液分析系统仍使用2D视图查看精子运动。因此,就像Leeuwenhoek的第一台显微镜一样,它们在评估精液质量时仍然容易出现这种对称错觉。这项发现结合了3D显微镜技术和数学的新颖运用,可能为解锁人类繁殖的秘密提供新的希望。

Gadelha博士补充说:“由于一半以上的不育症是由男性因素引起的,因此了解人类的精子尾巴对于开发未来的诊断工具以识别不健康的精子至关重要。” Gadelha博士的工作此前揭示了精子弯曲的生物力学以及精确的节律倾向。精子如何前进。

Corkidi博士和Darszon博士开创了用于精子游泳的3D显微镜技术。

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