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人類精子如何真正游動:新研究挑戰了數百年的假設

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

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,墨西哥國立自治大學的Gabriel Corkidi博士和Alberto Darszon博士采用最先進的3D顯微鏡和數學技術,率先重建了精子尾部的真實運動。 3D。

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3D方式自由掃描精子。

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。

布里斯托爾大學醫學院博馬實驗室的負責人加德勒哈博士說:“人類精子在游泳時會滾動,就像在水里嬉戲的水獺開瓶一樣,它們單側的average將使自己平均下來,并且會向前游泳。”工程數學和生育數學專家。

“用2D顯微鏡從上方觀察時,精子快速而高度同步地旋轉會產生一種錯覺-尾巴似乎具有左右對稱的運動,就像在水中的鰻魚一樣,如Leeuwenhoek在17世紀所描述的那樣。

“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偏斜度,并且通過這種方式巧妙地解決了微觀尺度的數學難題:通過非對稱性創造對稱性,” Gadelha博士說。

“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。”

如今,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。

Gadelha博士補充說:“由于一半以上的不育癥是由男性因素引起的,因此了解人類的精子尾巴對于開發未來的診斷工具以識別不健康的精子至關重要。” Gadelha博士的工作此前揭示了精子彎曲的生物力學以及精確的節律傾向。精子如何前進。

Corkidi博士和Darszon博士開創了用于精子游泳的3D顯微鏡技術。

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