創造生命奇蹟的精子:獨占鰲頭全靠強大尾巴助攻
約克大學的一項研究表明,人類精子的尾巴有著一層強化的外層,能夠讓它成功穿過粘稠度超過水百倍以上的宮頸粘液。約克大學的研究人員建立了兩種動物精子尾巴(或者說鞭毛)的計算機模型。一種是精子在體內受精的動物,比如人類以及其它哺乳動物,還有一種是將精子釋放到環境中進行體外受精的動物,比如海膽。
計算機模型表明,人類和海膽精子的尾巴用著許多共同點,但是也有一個重要的區別。
哺乳動物的精子擁有一個強化的外層,能夠為它提供額外的力量和穩定性。當研究人員釋放一個虛擬的海膽型精子穿過模擬宮頸粘液粘稠度的液體時,他們發現精子尾巴在壓力下快速發生彎曲。與此同時,人類精子在低粘度的液體中會猛烈震動,但是在粘稠的液體中會以一種強有力的節奏游動。
約克大學數學系的Hermes Gadêlha博士在一份聲明中稱:“我們並不完全清楚其背後的機制,但是精子的游動能力必然與遺傳完整性存在關聯。女性體內的宮頸粘液是為了確保只有最優秀的個體才能夠克服阻礙前去給卵細胞授精。”
研究人員認為,精子的尾巴适合在粘稠液體的環境中游動。更強壯的精子先出現還是宮頸粘液先出現,或者兩者同時進化,研究人員還不得而知。這一發現也能夠帶來一種更好的篩選方法,比如說篩選出最強壯的精子進行試管授精(IVF)。
在精子篩選過程中,試管授精診所目前並未採用高粘稠度的液體來挑選最優秀的精子,因為目前為止我們並不完全清楚粘稠液體是否重要。研究表明,當為試管授精篩選精子時,需要進行更多的臨床測試和研究來探索自然環境下這一粘液所產生的影響。
關於精子仍然有許多未解之謎。比如說,科學家們仍然不清楚精子如何操控自己的運動和做出選擇,但是進一步的研究或許能夠讓我們解開這個秘密。Gadêlha博士稱:“我們知道精子擁有微小肌肉幫助它們的尾巴彎曲,就像我們的手臂和腿一樣,但是沒人清楚這種納米級肌肉是如何排列到尾巴當中的。精子是一種原生型的自我組織,運動似乎是自主進行的,這或許是許多機制共同作用的結果。”