刷新认知！精子的真正游动方式是这样的，或可破解男性不育之谜
在大家的认知中，精子是不是像小蝌蚪一样游动的？
（来源：网络）
自1677年，精子活细胞第一次在显微镜下被观察到，已经近350年。在这期间，所有人都这么认为。
然而，最近的一项研究颠覆了人类既往的认知。这项研究发现，精子其实是螺旋式旋转着向前游动的。
（来源：POLYMATHS-LAB.COM）
原来，我们错了350年。
为什么会这样呢？
让我们穿越回300多年前，先看一看第一位微生物学家，是如何观察到自己精子游动的。
1654年，安东尼·范·列文虎克在荷兰开了一家窗帘店。彼时的他一定想不到，自己将来会因为窗帘被称为“显微镜之父”。
（来源：维基百科-安东尼·范·列文虎克）
为了能更好地辨别窗帘中线的好坏，列文虎克对制作显微镜产生了浓厚的兴趣。而他的这一兴趣，为我们打开了通往微观世界的大门。
他一生中共制作了500多个光学镜片。在他亲手打造的显微镜透镜里，有的可以达到200多倍的放大率[1]。
他成为第一个进行微生物实验的人，他通过显微镜观察了很多液体，包括血液、牛奶、唾液和眼泪等。
在1677年的一天，他在和妻子发生性关系之后，迅速收集了自己的精液，透过显微镜镜头，成为了世界上第一个看到精子活细胞的人。
他描述，每个精子都有一个头和一个长且近乎透明的尾巴。它们像蛇一样，或者说像鳗鱼一样，推动着自己前进[2]。
接下来的几个世纪，科学家们继续在显微镜下查看精子。他们看到并且也一直坚信着，精子是通过左右移动尾巴来前进的。
然而，这一切都被2020年7月31日发表的新研究颠覆。
研究人员使用最先进的3D显微镜和科学技术，其中包括一台每秒记录超过55000帧的的高速相机。
精子的尾巴像小鞭子一样，在不到1秒的时间内游动了20多次。精子尾巴以螺旋状旋转着前进，同时，精子头部也在旋转。
精子以头部旋转、尾部螺旋的不对称的方式，游动着钻入体液中。
（来源：POLYMATHS-LAB.COM）
这种运动方式就像是红酒开瓶器，或者说是像小电钻。
或许，精子这种螺旋式的运动，可能会让它游得更快，更容易与卵子结合，就像是电钻通过螺旋结构能更有穿透力一样。但这都需要进一步的研究来证明。
这种快速且高速同步的旋转，在2D显微镜下查看时，就会让人产生精子尾巴左右移动的错觉[3]。
因为研究结果太过颠覆，研究小组花了将近两年的时间重复实验并核对数据，最终确定，这才是精子的真正游动方式。
研究人员还谦逊地表示：“我们目前是对的，但随着科学的发展，将来可能会发现我们也是错的[4]。”
从列文虎克第一次看到精子，至今已经近350年，而在这么长的时间内，我们却一直都弄错了一个最基本的医学知识。
或许，在浩如烟海的生命医学知识体系中，我们还有其他的错误也未可知。
所幸的是，我们能够运用最新技术发现了这一失误。
目前，一半以上的不育是由男性因素引起。人们对精子游动如何影响受精，以及女性生殖道内的复杂环境还知之甚少。精子的这一重大发现，彻底改变了我们对精子活力、自然受精的理解，同时，对于将来确定不健康精子和提升生育能力也至关重要。
这次颠覆性的发现，可能为解锁人类繁殖开启新的篇章[5]。
专家评述
这项研究的发现，既体现了交叉学科研究的魅力，也将在两个层面推动医学科学的进步。
一是在基础研究层面，数学、工程学与高速光学成像的发展，未来可能会为精子运动的高精度分析提供更新的研究方向与思路。
二是在临床应用层面，相信不久的将来，基于3D与高速成像的精子运动分析，将会揭示更多临床上不孕不育的病因，为理解男性不育提供新的思路。
目前，男性不育的患者中，很多人在传统的精子运动分析中显示结果正常，找不到病因。但在3D的超高速成像下，是否可以找到他们精子运动方式的异常？这些异常是否改变了受精能力？这些都是值得进一步研究的课题。
3D与高速成像技术结合生殖遗传学将为男性不育的诊断与治疗提供新的武器。
—— 许文明
审稿专家：
许文明 | 四川大学华西第二医院西部妇幼医学研究院研究员
祝雨田 | 北京大学第三医院男科博士后
参考文献
[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Antonie_van_Leeuwenhoek
[2]https://gizmodo.com/the-first-time-anyone-saw-sperm-1708170526
[3]Hermes Adelha et al. Human sperm uses asymmetric and anisotropic flagellar controls to regulate swimming symmetry and cell steering. Science Advances, 2020 DOI: 10.1126/sciadv.aba5168
[4]https://edition.cnn.com/2020/07/31/health/sperm-swimming-movement-wellness/index.html
[5]https://www.bristol.ac.uk/news/2020/july/how-sperm-swim.html