四校科學家聯合發布精子運動公式

近日研究者們通過對精子行進過程中頭部和尾巴有節奏的運動軌跡的研究得出一個精子運動的數學公式，該公式的出現幫助人們更加容易地理解和預測精子複雜而又神聖的子宮旅程。

來自約克大學、伯明翰大學、牛津大學和京都大學的研究人員發現精子的尾巴能形成一種特有的節奏，除了推動的精子一步步向卵子進發，同時還會讓精子的頭部向後或者側方擺動。女性能否成功受孕主要取決於精子能否成功游過層層粘液，進入卵細胞的懷抱，不過精子遊動的相關細節一直讓研究者困惑不已。研究者想通過這個新發現解釋一大群精子一起湧向唯一卵細胞時，究竟是怎樣一種的行為，他們之間又是如何相互影響的，而這無論用什麼現代的觀測技術都很能難觀測到。這項研究也為未來治療男性不育提供了一條新思路。

來自約克大學的 Hermes Gadêlha 博士說：「目前這方面的研究主要是應用複雜的高精度微觀技術在微觀層面觀察精子是如何穿過液體，然後將測得的精子尾巴的運動數據輸入計算機中，通過相關模型的計算幫助理解這種運動所產生的流體流動型態。數值模擬可以用於計算精子周圍的流動情況，但是由於精子所處的液體環境結構相當複雜，採集到的這些數據往往很難理解和使用。通常一份樣品中有多達 5500 萬精子，因此很難模擬它們同時運動時的相關情況。而我們就想建立一個數學公式把這個問題簡化，讓我們更加容易地預測一大群精子的運動情況。這也會幫助我們理解為什麼同樣是精子，有的成功，有的成仁。」

通過對精子頭尾運動的分析，研究者們發現精子頭尾在流體中運動時往往處於一個相當協調的搖擺節奏中，這種行為可以用一個相對簡單的數學公式來概括。這也意味著該方法不再需要複雜且昂貴的計算機來理解精子遊動時周圍流體是如何變化的。研究人員稱精子常常需要進行矛盾運動，例如通過向後擺推動自己向卵子前進。精子的鞭狀尾部擁有比較特別的節奏，通過把頭部往後或者側邊拉讓周圍的流體產生一種不穩定的流動狀態，進而消除了運動過程中它微小身軀所產生的摩擦力。

Gadêlha 博士表示：「精子能夠越過層層阻礙遇到卵子確實是個奇蹟，但是人體就是這麼奇妙，他有著非常複雜結構以確保最正確的那個能夠與卵細胞相結合。你可能會想是不是精子這種不穩定運動會讓周圍流體產生一些隨機而不確定的變化，而這使得其他競爭的精子很難前行，但實際上精子周圍的流體流動情況確是相當明確的。這表明精子們是以一種非常協調的狀態前行，這一點和磁體在周圍形成穩定的磁場有點類似。所以儘管說流體會給精子的前進帶來一些阻力，但是它與部分精子的運動節奏相協調進而確保只有少數精子能夠向前進。」

現在該研究團隊已經可以通過數學公式預測單個精子運動時周圍流體的運動情況，下一步他們打算用該模型預測一大群精子遊動時的相關情況。他們堅信該研究成果一定會對不孕不育治療開闢一條新道路。

[老人愛怡 via york]

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