英国布里斯托大学（University of Bristol，UOB）与墨西哥国立自治大学（Universidad Nacional Autonoma de Mexico，UNAM）的研究人员，最近打破了生育科学领域人们对精子游动的普遍认知。
300 多年前，荷兰科学家雷文霍克（Antonie van Leeuwenhoek）使用早期显微镜观察人类精子，对精子的描述是“有尾巴，游动时鞭子形状的尾巴会像蛇摆动，仿佛鳗鱼游泳。”
然而直到最近，科学家才发现这其实是视觉错觉（optical illusion）。
UOB 的 Hermes Gadelha 博士及 UNAM 的 Gabriel Corkidi 博士、Alberto Darszon 博士，利用最先进的 3D 显微镜与数学计算，建立精子尾巴游动的 3D 模型，使用每秒记录 55,000 帧影像的高速摄影机及带压电装置的显微镜载物台，精子样本能以极高的速率上下移动，同时研究人员自由地 3D 扫描游动精子。
研究结果揭示，其实精子是摇摇晃晃地螺旋向前游动，且尾巴只会朝单侧转动，虽然这看似让精子原地绕圈，实际上精子找到适应此摆动方式的同时，还能向前游动。
新论文发表在《科学进展》（Science Advances）期刊。
▲ 300 年前到现在的精子游动模型。
UOB 工程数学系 Polymaths 实验室（Polymaths Laboratory）负责人兼生育数学专家 Gadelha 博士说：“人类精子就像戏水的水獭，以螺旋方式在水中移动。精子会在游动时旋转，而单侧划水可使整体平衡并向前游动。”
用 2D 显微镜观察精子时，由于精子快速游动及同时转动造成观察者错觉，会误以为精子左右对称移动，雷文霍克 17 世纪时以显微镜观察到的就是这种样子，于是将精子移动方式描述为像鳗鱼。
▲ 精子游动的 2D 模型。
▲ 精子游动的 3D 模型。
Gadelha 博士解释：“我们发现精子找到一种方式补足游动时的不平衡与不对称，精子在不对称中建立对称性，巧妙解决微观尺度的数学问题。然而，似水獭的人类精子旋转其实非常复杂，精子头部旋转时，尾部会绕着游泳的方向同时旋转。这个运动过程在物理学称为进动（precession），就像地球或火星自转时，亦有自己的公转轨道绕着太阳进动。”
目前无论临床或研究使用的电脑辅助精液分析系统，都是看到精液运动的 2D 模式图。就像雷文霍克第一次观察精液并用该系统分析精液品质，仍因视觉错觉而认为精子是以对称性方式运动。
▲ 精子尾部的游动方式是以头部为中心旋转，以螺旋运动巧妙抵消单侧摆动，亦即借由不对称达到对称，使精子向前游动。（Source：polymaths-lab.com）
Gadelha 博士补充：“男性要为不孕负一半责任，因此了解精子尾部的运动是未来开发诊断工具、辨认不健康精子的基础。”
这项研究彻底改变人们对精子的理解，亦会影响自然受精。时至今日，我们依然对环境复杂的女性阴道及精子游动如何影响受精所知甚少，研究团队相信，先进的 3D 显微技术会帮助我们揭开更多精子的神秘面纱，有朝一日，这项技术会广泛应用到临床医学中心。
- How human sperm really swim: New research challenges centuries-old assumption
（首图来源：shutterstock）
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