北京時間3月22日消息，據(jù)國外媒體報道，一項新研究發(fā)現(xiàn)，人類精子在游向卵子的過程中能利用尾部獲得力量。來自英國的研究人員發(fā)現(xiàn)，健康精子的尾部覆蓋著一個強化層，這使它們能夠做出強有力且有節(jié)奏地擺動尾部，從而沖破宮頸的黏液屏障。
這些研究結(jié)果或許能為試管嬰兒手術(shù)提供更好的挑選精子的方法，在更接近自然狀態(tài)的條件下識別出最適合的精子。
據(jù)統(tǒng)計，在受孕期間，男性釋放的5500萬個的精子中，只有大約15個精子能夠通過生殖道。宮頸黏液的黏稠度是水的100倍，使得卵子與精子的結(jié)合成為自然界中最艱難的選擇挑戰(zhàn)之一。在英國，受到生育問題影響的人數(shù)高達350萬，而選擇體外人工受孕（IVF）技術(shù)的夫婦平均要花費2萬英鎊。
“我們?nèi)匀徊煌耆私饩佑蝿拥哪芰?，這可能與基因完整性有關(guān)。宮頸黏液是女性體內(nèi)精子篩選機制的一部分，確保只有游泳能力最強的精子才能與卵子結(jié)合，”英國約克大學的赫爾墨斯·加德爾哈（Hermes Gadêlha）博士說，“在選擇精子的過程中，IVF診所并沒有使用高黏度的液體來測試精子，因為直到現(xiàn)在仍不清楚這其中的重要性。”
“我們的研究表明，在選擇用于IVF治療的精子時，還需要更多的臨床試驗和研究，以探索這一自然環(huán)境因素的影響，”加德爾哈補充道。他還表示，精子的尾部（由鞭毛構(gòu)成）結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，但是其長度只相當于頭發(fā)的寬度。
研究人員將人類與其他哺乳動物的精子尾部結(jié)構(gòu)與海膽的精子進行對比，包括人類在內(nèi)的哺乳動物都是體內(nèi)受精，而海膽則是將精子排到海水中，進行體外受精。
盡管海膽精子和人類精子的尾部都具有同樣彎曲的內(nèi)核，但該研究表明，哺乳動物的精子尾部可能已經(jīng)演化出一個“強化”的外層，使它們具有額外的強度和穩(wěn)定性，從而克服游動過程中遇到的黏稠液體屏障。
研究人員通過虛擬模型來添加和去除不同物種精子的鞭毛特征，從而確定這些特征的功能。他們測試了虛擬海膽精子在黏稠液體（類似宮頸黏液）中的游動能力，發(fā)現(xiàn)它們的尾部在壓力下迅速彎曲，使它們無法向前推進。
相比之下，人類精子在類似水的低黏度液體中會強有力地擺動。研究人員解釋稱，如果是更為黏稠的液體，人類精子便會開始以一種有節(jié)奏的強有力波動形式游動。
“利用虛擬精子，我們可以看到哺乳動物的精子是如何適應(yīng)在較粘稠的液體中游動的，”加德哈爾博士說，“我們不知道哪種適應(yīng)性首先出現(xiàn)，是更強有力的精子還是更黏稠的宮頸黏液，或者它們是否協(xié)同演化。但是，自然界中沒有任何東西是偶然的，正是物種繁殖所需的條件在數(shù)百萬年間施加了演化壓力?！?/p>
不過，研究人員表示，由于沒有中樞神經(jīng)系統(tǒng)來決定如何運動和何時運動，因此控制精子運動的因素仍然是一個科學謎題?！拔覀冎?，就像我們的手臂和雙腿一樣，精子也具有微小的肌肉，使它們可以將尾部彎曲，但沒有人知道尾部的這一切是如何在納米尺度上精心組織的，”加德哈爾博士補充道，“精子是一種自組織的原始生物形式，運動似乎是自動發(fā)生的，或許是因為許多機制的復(fù)雜組合在起作用?！?/p>
精子如何運動？
精子在人類繁殖中至關(guān)重要。對男性來說，精子的運動能力是確保繁殖成功的關(guān)鍵。為了順利游向卵子，精子演化出了具有運動功能的尾部，又稱為鞭毛。
精子尾部由大約1000個組件構(gòu)成，包括被稱為微管蛋白（tubulin）的結(jié)構(gòu)，它們是組成微管的主要成分。附著在這些微管上的是一類能夠移動的分子，稱為馬達蛋白（motorprotein）。這些分子的移動促成了精子尾部的拉伸和彎曲，從而使精子游動起來。精子尾部的能量來自線粒體。眾所周知，線粒體是細胞中產(chǎn)生能量的發(fā)電站。
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