精子是怎么“游泳”的?尾部有彈簧促向卵細(xì)胞游動(dòng)
據(jù)國外媒體報(bào)道,目前,科學(xué)家**新研究顯示,當(dāng)人類精子細(xì)胞游動(dòng)時(shí),獲得額外的向前動(dòng)力,這是由于精子細(xì)胞尾部的“連通彈簧”,它們與尾部其它區(qū)域進(jìn)行通訊。

研究人員稱,這些“彈簧”傳輸機(jī)械信息至尾部遙遠(yuǎn)部分,當(dāng)它蠕動(dòng)朝向卵子細(xì)胞時(shí)可幫助它彎曲。多年以來,科學(xué)家知道精子具有一種獨(dú)特尾部,或者叫做鞭毛(flagellum),能夠幫助它游動(dòng)。例如:50年前的研究表明,鞭毛是由復(fù)雜的細(xì)絲系統(tǒng)構(gòu)成,通過彈簧彼此連通,使尾部具有一個(gè)類似圓筒的結(jié)構(gòu)。
研究人員通常認(rèn)為,精子細(xì)胞中的彈簧系統(tǒng)以及一個(gè)腳手架裝置,將幫助它朝向卵細(xì)胞游動(dòng)。這項(xiàng)**新研究表明,彈簧系統(tǒng)不僅維持尾部結(jié)構(gòu),也能傳遞信息至尾部遙遠(yuǎn)區(qū)域,使它彎曲,并沿著自己的路徑游動(dòng)。
研究報(bào)告作者、英國約克大學(xué)數(shù)學(xué)生物學(xué)家赫耳墨斯·加德爾哈(Hermes Gadelha)稱,精子鞭毛具有的某些內(nèi)部結(jié)構(gòu)幾乎能在所有生命形式中看到,有趣的是,雖然人類和動(dòng)物的精子尾部具有一種內(nèi)部結(jié)構(gòu),但是它們以不同的運(yùn)動(dòng)方式朝向卵細(xì)胞游動(dòng)。
在之前的實(shí)驗(yàn)中,加德爾哈和同事建立了一個(gè)數(shù)學(xué)公式,用于描述精子如何有節(jié)奏地穿過液體物質(zhì)。在這項(xiàng)**新研究中,他們調(diào)查研究了死亡精子的尾部,從而更好地理解精子是如何游動(dòng)的。
死亡精子的尾部幫助研究人員理解當(dāng)精子游動(dòng)時(shí)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(yùn)動(dòng)時(shí)尾部末端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反方向的彎曲,這叫做逆傾向現(xiàn)象。
加德爾哈指出,這種現(xiàn)象表明機(jī)械信息沿著精子尾部長度通過連通彈性纖維進(jìn)行傳輸,他使用一種數(shù)學(xué)模型計(jì)算了這些彎曲運(yùn)動(dòng),從而研究人員能夠理解將這些運(yùn)動(dòng)傳輸至尾部需要觸發(fā)何種機(jī)制。尾部遙遠(yuǎn)部分的通訊有點(diǎn)兒像被蒙上眼睛槳手在獨(dú)木舟上與同伴之間的通訊,被蒙上眼睛槳手無法看到船只運(yùn)動(dòng),只能通過語言交流掌握船只行進(jìn)狀況,在與其他人不能大聲叫喊的情況下,他們必須感覺船只力學(xué)和每位槳手的運(yùn)動(dòng),從而與其他槳手同步劃槳。
精子細(xì)胞中的“分子馬達(dá)”以類似的方式進(jìn)行溝通,但是在“更加復(fù)雜的船上”。首先,精子尾部在細(xì)絲之間形成一種滑移運(yùn)動(dòng),這些細(xì)絲位于圓筒排列結(jié)構(gòu)之中。這將導(dǎo)致尾部彎曲,有點(diǎn)兒像轉(zhuǎn)換前后運(yùn)動(dòng)的活塞促進(jìn)火車車輪旋轉(zhuǎn),這個(gè)復(fù)雜序列的任何運(yùn)動(dòng)能夠抵達(dá)尾部遙遠(yuǎn)部分。
加德爾哈強(qiáng)調(diào)稱,目前存在一個(gè)較大的問題,尾部是否存在特殊彈簧結(jié)構(gòu)結(jié)合起來,用于傳遞特殊生物力學(xué)信息?這項(xiàng)**新研究報(bào)告發(fā)表在5月31日出版的《皇家學(xué)會(huì)界面雜志》上。
