精子使用秘密的螺旋动力来加速它们的游泳

知新了了 2025-04-14 07:41:00

新的研究表明,精子会产生螺旋桨状的流体漩涡,与尾巴同步旋转,从而提供意想不到的推动力。

当我们学习生殖过程时,我们被教导说,在异性性交后,精子游过阴道,经过子宫,进入输卵管,在那里一个精子使卵巢释放的卵子受精。然而,事实证明,精子并不只是在悠闲地游泳 —— 它们在像旋转的开瓶器一样的液体漩涡的推动下,在女性的生殖道中奔跑。

莫纳什大学和墨尔本大学的研究人员利用先进的成像技术分析了游动精子周围的3D流体运动。周二发表在《Cell Reports Physical Science》杂志上的一项研究详细指出,成像显示,一个游动的精子会产生多个漩涡,这些漩涡附着在细胞上,并同步围绕彼此旋转,从而增强精子的推进力。这一发现揭示了螺旋流模式如何影响精子运动,并可能与生殖科学直接相关。

莫纳什大学机械与航空工程系讲师、该研究的合著者雷扎·诺斯拉蒂在一份大学声明中说:“当精子游泳时,它的鞭毛(尾巴)会产生一种鞭动运动,从而产生漩涡状的水流,从而优化它们在生殖道中的推进力。”“真正令人着迷的是,周围液体中的这些螺旋状‘印记’是如何附着在精子体上并同步旋转的,从而增加了额外的推力。”

如果你很难想象这种特殊的推进方法,它有点像两个相互缠绕的旋转柱。或者“想象一下,拿一根直的橡皮筋,把它扭成螺旋状。现在,再增加一圈就形成了超螺旋 —— 一种紧密缠绕的超扭曲结构,”诺斯拉蒂解释道。“对于精子来说,液体中的这种额外的扭曲增强了它们的运动,随着它的收紧而跟随它们,使它们更有效地游泳。”

诺斯拉蒂和他的同事声称,他们是第一个同时拍摄到精子尾部运动及其三维流场的人。因为这种推进方法可能会影响精子与周围环境的相互作用,它可能对生育研究有重要意义。研究人员表示,更广泛地说,捕捉“小游泳者”的运动也可能与了解其他小游泳者(如细菌)如何移动和与环境相互作用有关。

诺斯拉蒂解释说:“这些可视化帮助我们更好地理解流体动力学,以及精子和其他微生物在不同流体中导航的方式。”

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