三百年來科學家都看錯了，精子遊動起來並不像「小蝌蚪」

一個國際科學家小組表示，他們的最新研究將顛覆有關人類精子的最早科學發現之一。 在上周五發表的一篇新論文中，他們似乎表明，精子細胞不會像以前人們認識那樣，簡單地來回甩動尾巴來推動自身。相反，精子會執行複雜的三維滾動和旋轉運動程序，通過常規顯微鏡觀察時，只會使精子看起來像像「小蝌蚪」在擺動尾巴。

1677年，安東·范·列文虎克（Anton Van Leeuwenhoek）用他最近發明的複合顯微鏡觀察了精液中精子。他是第一個看到充滿精子細胞的世界的人，他將其命名為「動物」。 他將這些精子細胞描述為「像蛇一樣運動或像鰻魚一樣在水中遊動」。

範·列文虎克（Van Leeuwenhoek）時代的科學家對精子做出了許多假設，事實證明這是錯誤的。許多人認為精子實際上精子是一個人的微型的小人，而母親和她的卵僅是將這個小人養育成嬰兒的一種手段。

英國布裡斯託大學的數學家愛馬仕·加德爾哈（Hermes Gadelha）和他的團隊與墨西哥的研究人員一起研究了3D精子運動。他們開發了一種相機，能夠以每秒55,000幀的速度在微觀水平上拍照。他們還為精子的遊泳創造了一個低摩擦的流體環境。這項新穎的成像技術有效地使研究人員可以在精子遊動時上下掃描它們。通過這些掃描，加德爾哈和他的團隊使用了複雜的數學公式來創建運動模型。

「人類的精子可以在不到一秒鐘的時間內跳動20到30次遊泳。因此，我們需要一種速度如此之快的相機，以使精子在下一張照片拍攝之前沒有機會移動。」加德爾哈說。

最後，他們確定範·列文虎克確實是第一個對精子運動產生錯覺的人。在2D平面上，精子細胞的運動在很大程度上看起來是對稱的，其尾巴隨著向前移動而來回擺動。但是研究小組的結論是，精子細胞實際上是在一個方向上不對稱地旋轉尾巴，同時也同時旋轉其頭部。尾巴旋轉和頭部旋轉彼此平衡，推動精子向前。加德爾哈將精子的複雜動作比喻為在水裡嬉戲地的水獺。

該小組的發現發表在《科學進展》上。

研究人員稱，其他科學家已經注意到，在假設人類精子只像鰻魚一樣運動的情況下，觀察到的人類精子運動並不完全有意義。其他人也表明，許多動物（包括人類）的精子頭部在移動時會四處滾動。但是加德爾哈說，他們的研究是第一個調和這些觀察結果並清楚地證明精子芭蕾的研究。

但是，根據現已退休的生物物理學家唐納·巴布科克（Donner Babcock）的說法，他長期研究精子的運動，研究小組的結論可能是合理的，但仍遠未得到證實。

與新研究無關的巴布科克說：「我要說的是他們聲稱精子頭的滾動與鞭毛[尾巴]運動之間存在聯繫。」他說，解決這個問題的一種方法是將跟蹤器連接到精子細胞上，然後在精子遊動時跟蹤跟蹤器的運動。

自範·列文虎克（Van Leeuwenhoek）促成新研究成為可能以來，加德爾哈讚揚了數個世紀以來數學和科學的飛躍，其中包括他的墨西哥同事在十年前率先開發的顯微鏡技術。他指出，人性很可能導致我們誤解我們眼睛的感知。

「我們經常相信我們所看到的。這是一個問題，因為我們所看到的總是局限於我們所看到的儀器的精度，」他說。

揭示精子運動的真實本質可能具有重要的醫學意義。精子質量的一項指標是它們的運動能力，也就是所謂的自身快速移動的能力。因此，了解精子的真正移動方式將有助於我們更好地理解為什麼有些人不能做得很好。研究小組希望他們的技術可以用於微觀世界的其他角落和縫隙，包括其他物種精子細胞的運動。

「精子運動是我們今天來到這個世界的原因。我在這裡與您交談是因為精子碰到了卵，」他說，「在這個基本層面上，如果我們不了解它是如何工作的，那麼我們如何希望解決所有更嚴重的問題，包括不孕症？」