精子是怎麼游泳?尾部有彈簧促向卵細胞遊動
2017年06月02日08:54

  據國外媒體報導,目前,科學家最新研究顯示,當人類精子細胞遊動時,獲得額外的向前動力,這是由於精子細胞尾部的“連通彈簧”,它們與尾部其它區域進行通訊。

  研究人員稱,這些“彈簧”傳輸機械信息至尾部遙遠部分,當它蠕動朝向卵子細胞時可幫助它彎曲。多年以來,科學家知道精子具有一種獨特尾部,或者叫做鞭毛(flagellum),能夠幫助它遊動。例如:50年前的研究表明,鞭毛是由複雜的細絲系統構成,通過彈簧彼此連通,使尾部具有一個類似圓筒的結構。

  研究人員通常認為,精子細胞中的彈簧系統以及一個腳手架裝置,將幫助它朝向卵細胞遊動。這項最新研究表明,彈簧系統不僅維持尾部結構,也能傳遞信息至尾部遙遠區域,使它彎曲,並沿著自己的路徑遊動。

  研究報告作者、英國約克大學數學生物學家赫耳墨斯・加德爾哈(Hermes Gadelha)稱,精子鞭毛具有的某些內部結構幾乎能在所有生命形式中看到,有趣的是,雖然人類和動物的精子尾部具有一種內部結構,但是它們以不同的運動方式朝向卵細胞遊動。

  在之前的實驗中,加德爾哈和同事建立了一個數學公式,用於描述精子如何有節奏地穿過液體物質。在這項最新研究中,他們調查研究了死亡精子的尾部,從而更好地理解精子是如何遊動的。

  死亡精子的尾部幫助研究人員理解當精子遊動時尾部不同部分如何彎曲的,有趣的是,他們觀察到精子頭部附近開始運動時尾部末端會產生一個反方向的彎曲,這叫做逆傾向現象。

  加德爾哈指出,這種現象表明機械信息沿著精子尾部長度通過連通彈性纖維進行傳輸,他使用一種數學模型計算了這些彎曲運動,從而研究人員能夠理解將這些運動傳輸至尾部需要觸發何種機製。尾部遙遠部分的通訊有點兒像被蒙上眼睛槳手在獨木舟上與同伴之間的通訊,被蒙上眼睛槳手無法看到船隻運動,只能通過語言交流掌握船隻行進狀況,在與其他人不能大聲叫喊的情況下,他們必須感覺船隻力學和每位槳手的運動,從而與其他槳手同步划槳。

  精子細胞中的“分子馬達”以類似的方式進行溝通,但是在“更加複雜的船上”。首先,精子尾部在細絲之間形成一種滑移運動,這些細絲位於圓筒排列結構之中。這將導致尾部彎曲,有點兒像轉換前後運動的活塞促進火車車輪旋轉,這個複雜序列的任何運動能夠抵達尾部遙遠部分。

  加德爾哈強調稱,目前存在一個較大的問題,尾部是否存在特殊彈簧結構結合起來,用於傳遞特殊生物力學信息?這項最新研究報告發表在5月31日出版的《皇家學會界面雜誌》上。(葉傾城)

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