在一項新研究中,研究者為這種運動提出了一個數(shù)學(xué)方程,并表示這將為未來治療男性不育癥提供幫助。 來自英國約克大學(xué)、伯明翰大學(xué)、牛津大學(xué)和日本京都大學(xué)的研究者發(fā)現(xiàn),精子的尾巴能表現(xiàn)出一種特有的節(jié)奏,推動精子向前運動,而頭部則向后方和側(cè)面擺動。
拯救男性不育:科學(xué)家研究出精子成功方程式 成功的受孕依賴精子在液體中的運動,但直至目前,這種運動的詳細情況還很難進行研究?!盀榱嗽陲@微尺度下觀察精子如何在液體中獲得前進的推力,我們應(yīng)用了先進的顯微高精確度技術(shù),”約克大學(xué)數(shù)學(xué)系的Hermes Gadêlha博士說,“精子尾部拍打的節(jié)律數(shù)據(jù)被輸入一個計算機模型。該模型可以幫助我們了解這種運動所導(dǎo)致的液體流動模式?!?/p>
“我們用數(shù)值模擬來識別精子周圍的流動情況,但由于液體的組成非常復(fù)雜,這些數(shù)據(jù)在理解和使用上特別有挑戰(zhàn)性。在一份樣品中,我們可以找到大約5500萬個精子,因此可以想見模擬它們同時運動的難度有多大,”Hermes Gadêlha繼續(xù)說道,“我們希望得到一個數(shù)學(xué)方程式,可以簡化這一問題,并且更容易預(yù)測出大部分精子游動的情形。這將有助于我們了解為什么某些精子獲得成功,而其他精子終失敗?!?/p>
通過分析精子的運動,研究者終獲得了一個相對簡單的數(shù)學(xué)方程式。該方程式去掉了目前研究精子運動時需要的一些復(fù)雜而昂貴的計算機模擬。研究者發(fā)現(xiàn),精子可以進行反向運動——比如頭部向后移動——使自己朝卵子游過去。精子的鞭狀尾巴具有特殊的節(jié)律,可以將頭部往后拉,并部分抵消掉因體型微小而產(chǎn)生的摩擦力。
“當科學(xué)家說精子抵達卵細胞的過程有多么不可思議時,情況確實如此,不過人體是一個非常精細的系統(tǒng),可以確保對的細胞結(jié)合在一起,” Gadêlha博士說,“你會覺得精子的不穩(wěn)定運動會使周圍液體流動受到非常隨機的影響,使周圍其他競爭的精子更難以保持方向,但事實上,你可以看到在精子周圍形成了很規(guī)則的液體流動模式?!?/p>
“這意味著,精子以一種非常協(xié)調(diào)的方式攪動周圍的液體,達到運動的目的,這與磁鐵周圍形成磁場并沒有太大的不同。因此,盡管液體的拉力使精子很難向前運動,但利用有節(jié)律的運動方式,只有極少被選中的精子能獲得前進的推力,” Gadêlha博士補充道。
目前,研究者希望生成一個模型,對更大數(shù)量的精子運動作出預(yù)測。他們還認為,這一模型將為未來男性不育癥的治療提供幫助。男性不育癥常見的原因是精液質(zhì)量過低。導(dǎo)致精液異常的可能原因包括少精、精子運動異常和異常精子等。
目前許多精液異常的病例還沒有很明確的解釋。有研究指出,陰囊溫度上升與精液質(zhì)量下降之間存在聯(lián)系,但穿著寬松內(nèi)褲能否改善不育癥狀,目前還無法確定。