受精需移动15厘米，人类精子到底如何推进？科学家被骗了300多年(2)

在那个没有相机的年代，列文虎克甚至纯手工绘制了精子的画像（上图），并且第一次通过图像和语言同时描述了精子是如何移动的——它就像是蝌蚪或者鱼一样通过左右甩动尾部来让自己前进。

精子以这种形式（摆动尾部）移动估计符合我们几乎所有人的刻板印象，因为我们大部分接触到的科普读物通常就是这么描述的。

直到最近（2020年），墨西哥国立自治大学的研究人员发现，原来精子并不是这样摆动尾部来“游动”的，它实际上是以一种旋转钻洞的形式在运动。

墨西哥国立自治大学的研究人员采用一个带有压电装置的3D显微镜，以及一台一秒钟能够记录超过55000帧的高速相机，3D扫描了自由游动的精子，然后以数学方法构建了精子的运动方式（如下图）[1]

这项研究于2020年7月31日发表在《科学进展》杂志上，其研究人员Gadêlha在接受采访的时候表示：精子根本没有游泳，它只是不断地钻进液体中。

实际上，由于精子快速且高度同步的旋转——一秒完成20次旋转，用2D显微镜观察是无法正确认识它们的运动方式的——只会看到左右摆动，而现代研究通常都是用2D显微镜，所以精子就一直这样愚弄了科学家足足300多年。

为什么精子是旋转？

精子是高度特化的细胞，这意味着它们承受着巨大的进化压力，它们的一切特征只有一个目的，就是完成受精。

左右摆动的游动姿势适合在一些容易游动的液体中推进，而精子想要完成受精需要面对的环境非常复杂。

在同一趟旅程中，它们都需要面对多种环境，时而是粘稠的完全无法推进的情况，时而是润滑的，时而又干脆是干燥的，所以像陀螺一样旋转会比摆动推进好用许多。

另外，这项研究还发现，人类精子的尾巴实际上是不平衡的，只在一侧摆动，这意味着它里应该由于单侧摆动而原地转圈圈才是。

但是精子找到了一种自适应，它们在游动时滚动，顶体也跟着尾巴旋转的方向转动，这个方式正好可以抵消单侧摆动造成的不对称。

我查阅到2019年的一项研究还发现，哺乳动物精子顶体部分都是螺旋状的，就像是螺丝一样[2]，这正好符合精子的运动方式。

那么，还有一个问题，既然精子这么小，它们又得如此吃力地钻洞前行，那么它们的能量来自哪里。

其实，这个也是精子高度特化的一部分。

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