人类精子如何愚弄了350年的科学家

人类精子如何真正游泳

精子尾部在3D中移动得非常迅速,而不是在2D中的侧向侧。信用:polymaths-lab.com.

人类精子如何真正游泳:新的研究挑战旧的假设

来自布里斯托尔和墨西哥的研究人员对生育科学的新研究已经破坏了普遍接受的精子的观察。

在Antonie Van Leeuwenhoek超过三百年中使用了最早的显微镜之一来描述人类精子,以便有一个“尾巴,在游泳时,猛击蜗牛运动,像水中的鳗鱼一样,”科学家们透露这是一种光学错觉。

使用最先进的3D显微镜和数学,Hermes Gadelha博士布里斯托尔大学,Gabriel Corkidi博士和来自Universidad Naconomata Autonoma de墨西哥的Alberto Darszon博士,已经开创了在3D中的精子尾部的真正运动的重建。

使用能够在一秒钟内录制超过55,000帧的高速摄像头,以及带压电装置的显微镜级以令人难以置信的高速率向上和向下移动样品,它们能够在3D中自由扫描精子。

突破性的研究,在期刊上发表科学推进,揭示了精子尾部实际上是不宜的,只有一侧摆动。虽然这应该意味着精子的单面冲程将在圈子中游泳,精子已经找到了一种适应和游泳的聪明方式。

“Human sperm figured out if they roll as they swim, much like playful otters corkscrewing through water, their one-sided stoke would average itself out, and they would swim forwards,” said Dr. Gadelha, head of the Polymaths Laboratory at Bristol’s Department of Engineering Mathematics and an expert in the mathematics of fertility.

“精子”快速和高度同步的纺纱在从上面从上面看起来有幻觉,尾巴似乎具有左侧对称运动,“像水中的鳗一样”,如17世纪的Leeuwenhoek所描述的。

“然而,我们的发现显示精子已经开发出一种游泳技术来弥补他们的滞后性,并且在这样做的情况下,在微观尺度上巧妙地解决了数学难题:通过产生不对称的对称性,”Gadelha博士说。“

但是,人精子的otter样纺丝是复杂的:精子头旋转同时,使精子尾绕游泳方向旋转。这在物理学中被称为进步,就像当地球轨道一样火星阳光周围的生物。“

精子尾巴移动3d

精子尾部像一顶纺纱顶部一样,在巧妙的开瓶器运动中取消单面游泳中风:对称性通过不对称实现,使人类精子能够向前游泳。信用:polymaths-lab.com.

今天在诊所和研究中使用的计算机辅助精液分析系统,仍然使用2D视图来查看精子运动。因此,像Leeuwenhoek的第一个显微镜一样,它们仍然容易出现对称性的同时评估精液质量。这一发现,其新颖使用3D显微镜技术与数学相结合,可以为解锁人类繁殖的秘密提供新鲜的希望。

“具有超过一半的不孕症,由男性因素引起,了解人体精子尾部是发展未来诊断工具的基础,以识别不健康的精子,”加德拉博士“博士”,其工作以前揭示了精子偏出的生物力学和精确的节奏倾向表征精子如何向前移动。

Corkidi博士和Darszon博士开创了3D显微镜的精子游泳。

“这是一个令人难以置信的惊喜,我们相信我们的最先进的3D显微镜将在自然界中公布更多隐藏的秘密。有一天,这项技术将可供临床中心使用,“凯尔迪博士说。

“这一发现将彻底改变我们对精子运动的理解及其对自然施肥的影响。这么少地讨论了女性生殖道内的复杂环境以及精子游泳如何影响受精。这些新工具睁开眼睛睁开了令人惊叹的能力精子,“Darszon博士说。

参考文献:“人类精子使用不对称和各向异性鞭毛控制来调节游泳对称和细胞转向”,HermesGadêlha,PaulHernández-herrera,费尔南多蒙古,阿尔贝罗·达尔森和加布里埃尔·卡布迪,科学推进
DOI:10.1126 / sciadv.aba5168

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