一个国际科学家小组表示，他们的最新研究将颠覆有关人类精子的最早科学发现之一。 在上周五发表的一篇新论文中，他们似乎表明，精子细胞不会像以前人们认识那样，简单地来回甩动尾巴来推动自身。相反，精子会执行复杂的三维滚动和旋转运动程序，通过常规显微镜观察时，只会使精子看起来像像“小蝌蚪”在摆动尾巴。
1677年，安东·范·列文虎克（Anton Van Leeuwenhoek）用他最近发明的复合显微镜观察了精液中精子。他是第一个看到充满精子细胞的世界的人，他将其命名为“动物”。 他将这些精子细胞描述为“像蛇一样运动或像鳗鱼一样在水中游动”。
范·列文虎克（Van Leeuwenhoek）时代的科学家对精子做出了许多假设，事实证明这是错误的。许多人认为精子实际上精子是一个人的微型的小人，而母亲和她的卵仅是将这个小人养育成婴儿的一种手段。
英国布里斯托大学的数学家爱马仕·加德尔哈（Hermes Gadelha）和他的团队与墨西哥的研究人员一起研究了3D精子运动。他们开发了一种相机，能够以每秒55,000帧的速度在微观水平上拍照。他们还为精子的游泳创造了一个低摩擦的流体环境。这项新颖的成像技术有效地使研究人员可以在精子游动时上下扫描它们。通过这些扫描，加德尔哈和他的团队使用了复杂的数学公式来创建运动模型。
“人类的精子可以在不到一秒钟的时间内跳动20到30次游泳。因此，我们需要一种速度如此之快的相机，以使精子在下一张照片拍摄之前没有机会移动。”加德尔哈说。
最后，他们确定范·列文虎克确实是第一个对精子运动产生错觉的人。在2D平面上，精子细胞的运动在很大程度上看起来是对称的，其尾巴随着向前移动而来回摆动。但是研究小组的结论是，精子细胞实际上是在一个方向上不对称地旋转尾巴，同时也同时旋转其头部。尾巴旋转和头部旋转彼此平衡，推动精子向前。加德尔哈将精子的复杂动作比喻为在水里嬉戏地的水獭。
该小组的发现发表在《科学进展》上。
研究人员称，其他科学家已经注意到，在假设人类精子只像鳗鱼一样运动的情况下，观察到的人类精子运动并不完全有意义。其他人也表明，许多动物（包括人类）的精子头部在移动时会四处滚动。但是加德尔哈说，他们的研究是第一个调和这些观察结果并清楚地证明精子芭蕾的研究。
但是，根据现已退休的生物物理学家唐纳·巴布科克（Donner Babcock）的说法，他长期研究精子的运动，研究小组的结论可能是合理的，但仍远未得到证实。
与新研究无关的巴布科克说：“我要说的是他们声称精子头的滚动与鞭毛[尾巴]运动之间存在联系。”他说，解决这个问题的一种方法是将跟踪器连接到精子细胞上，然后在精子游动时跟踪跟踪器的运动。
自范·列文虎克（Van Leeuwenhoek）促成新研究成为可能以来，加德尔哈赞扬了数个世纪以来数学和科学的飞跃，其中包括他的墨西哥同事在十年前率先开发的显微镜技术。他指出，人性很可能导致我们误解我们眼睛的感知。
“我们经常相信我们所看到的。这是一个问题，因为我们所看到的总是局限于我们所看到的仪器的精度，”他说。
揭示精子运动的真实本质可能具有重要的医学意义。精子质量的一项指标是它们的运动能力，也就是所谓的自身快速移动的能力。因此，了解精子的真正移动方式将有助于我们更好地理解为什么有些人不能做得很好。研究小组希望他们的技术可以用于微观世界的其他角落和缝隙，包括其他物种精子细胞的运动。
“精子运动是我们今天来到这个世界的原因。我在这里与您交谈是因为精子碰到了卵，”他说，“在这个基本层面上，如果我们不了解它是如何工作的，那么我们如何希望解决所有更严重的问题，包括不孕症？”