每個人在生命的開端都是一顆小小的受精卵,精子和卵子結合孕育之後才有了「人」。以前人們都認為精子是像蝌蚪遊泳那樣遊向卵子的,但最新研究刷新了我們的認知:它是螺旋式前進的。
精子的發現者如果是喜歡網上衝浪的小夥伴,那麼一定不會對安東尼·列文虎克感到陌生。
我們經常用「列文虎克」來調侃一個人觀察力強,就像拿著放大鏡一樣細緻入微,而列文虎克本人是顯微鏡學家,也是微生物學的開拓者。
這位科學家是荷蘭人,不僅具備特有的天賦,還十分勤奮,一輩子磨製了400多個透鏡,品質遠超過同時代人製作出的透鏡。
他是首次發現微生物的人,並且用顯微鏡發現了纖維中存在細胞壁。同時,他也是精子的發現者。
作為最早使用顯微鏡的人之一,1677年,列文虎克在精液中觀察到了一些微小的生物。他表示,那些「微生物」都有著鈍鈍的頭和幾乎透明的尾巴,它們像蛇、泥鰍遊泳一樣推動著自己前進。
距今300年前的一個夜晚,列文虎克正在跟妻子為愛鼓掌,高潮後沒多久他便起了床,拿著收集到的精液樣本衝向了自己的顯微鏡。
透過顯微鏡,呈現在列文虎克眼前的是數以千計的微型生物,它們在遊動,大小看上去跟沙子差不多。這樣的發現讓列文虎克感到吃驚,但是他的態度卻非常謹慎。
跟以往的研究比起來,他這次稱得上小心翼翼,不僅強調樣本的獲取途徑是「正常夫妻結合」而不是「不道德自慰」;還特意將信件譯成拉丁文,並讓皇家學會決定是否公布研究結果。
而在發現精子之後,列文虎克並沒有意識到它跟生殖之間的關係,反而認為它是一種小動物。其他科學家亦是如此,他們認為精子是某種蟲形生物。
在1827年,有科學家將精子稱為「精蟲」;3年後,《柳葉刀》期刊將其歸類為腸道蠕蟲。
此外還有一部分科學家認為,精子不是生物,而是防止精液凝固的攪拌棒。列文虎克對精子的研究沒有停止,在後續的觀察研究中,他將精子跟生命聯繫到了一塊。
此後的許多年,生物學家們對精子的認識越來越清晰,對於精子如何運動這一問題,人們也有了一個普遍的概念。
只要是用顯微鏡觀察過精子,科學家們都能看到這樣一幕:精子通過擺動尾巴獲取動力,之後像鰻魚一樣左右對稱擺動前進。
但是,最新研究徹底推翻了這種認知,解開了被誤解300多年的精子運動之謎。
研究顯示:精子螺旋式前進鑽入液體中如果不是在最先進的3D顯微鏡下,科學家可能意識不到,原來我們搞錯了精子的運動方式300多年。
以往觀察精子,人們普遍採用的是2D顯微鏡,而布裡斯託大學、墨西哥國立自治大學的專家使用了最新的3D顯微鏡和數學技術,發現了精子的真實運動軌跡。
在每秒拍攝55000幀以上的高速相機之下,精子自由遊動的圖像被清晰完整地記錄下來,這項研究發表在《科學進展》雜誌上,刷新了所有人的認知。
以往在我們的印象中,精子就是像蝌蚪一樣擺動尾巴前進的,再加上前者形狀跟後者相似,人們便將精子稱為「小蝌蚪」。
但是在這個最新的研究中我們可以看到,精子的尾巴只朝一側擺動,並非左右擺動;在遊泳的同時它們還會滾動。
也就是說,精子是螺旋式向前遊動的,頭部沿著一根軸逆時針旋轉前進,尾巴也會以遊動的方向為軸跟著旋轉。
那麼,為什麼精子要以這種「鑽頭」一樣的形勢遊動呢?科學家表示,精子所處環境非常惡劣,比如體液酸鹼度、粘稠度不同等,並且人體可能處於運動狀態,讓它們的前進變得更難。
在複雜的環境下,精子必須找到最佳方式運動,而螺旋式前進能夠極大程度降低能量的消耗,同時減少細胞纖毛對它前進的負面影響,最後歷經艱難險阻跟卵子匯合。
總結精子「欺騙」了科學家300多年,但我們得承認,列文虎克等科學家的貢獻依然是偉大的,如果沒有那些研究和觀察,人們對這些微小物體不會有這麼多的了解。
受限於2D顯微鏡等因素,他們誤解了精子的運動軌跡;而今天的全新研究,則讓我們對精子的認知往前邁了一大步。