在哺乳动物中，进入雌性生殖道的精子数量远远超过可用卵子的数量，对于数以千万计的精子来说，这是生命之路的尽头。近日发表在《Science Advances》上的研究表明，女性生殖道的天然构造会阻止质量不好的精子到达目的地。

研究人员使用微流体技术和计算机模拟显示，在精子从子宫颈到达卵子的艰难旅程中，像大门一样的“夹点（pinch point）”只允许游得最快的精子通过。

对人类和公牛精子的测试表明，最强壮的精子游过这个狭窄通道的可能性最大，而那些老弱病残精子在接近这个位置的时候则会被迎面而来的流体驱逐回去。

研究通讯作者、美国康奈尔大学的化学家Alireza Abbaspourrad教授说：“这种狭窄通道的整体作用是阻止游动缓慢的精子通过，只选择那些游动性最强的精子。”

自然受精过程是一个残酷的游戏。在人类和其他哺乳动物中，竞争始于6000多万精子的突然涌入。每个精子都想与卵子融合，但只有一个精子有机会战胜其他所有对手，而且它还要面临各种艰难险阻，从酸性环境到免疫攻击。

之前已有对精子运动能力的研究，但康奈尔大学的研究团队专注于精子到达雌性生殖道狭窄位置时的遭遇，比如从子宫到输卵管的小开口。这些“地形”给精子带来了特别的挑战，尤其是它们游动是逆流而上的，而且还必须要与迎面而来的流体做斗争。

Abbaspourrad说：“如果你关注哺乳动物生殖系统的解剖结构，会发现通往输卵管的道路并非是一成不变的，在某些位置会变得极其狭窄，只有少量精子能够通过，而其他精子都会失败。”

为了观察精子在狭窄处的行为，Abbaspourrad及其同事设计了一个可变宽度的“微流体”装置，它能检查精子运动并观察其通过狭窄点的行为。该设备有三个眼睛形状的小隔间，由“夹点”分隔。

图片来源：《Science Advances》

研究人员对该设备进行操作，使注射进去的精子必须逆流而上才能到达狭窄处。他们观察到，有些游得足够快的精子能通过“夹点”，但是大部分精子都被迎面扑来的流体驱逐。精子运动的视频也表明，它们游到“夹点”，然后被流体驱逐，然后会再次尝试。

当人类与公牛精子卡在“夹点”时，它们的行为是一样的，都会以斜向一边的“8”字形（或蝴蝶形）的模式沿着隔间的一侧向开口移动，然后被冲向隔间的另一侧并再次发起“挑战”，只不过还是会被冲回来。

Abbaspourrad说：“最令我们惊讶的是精子以蝶形路径进行游动。这种路径会使精子积聚在一起，从而使游得更快的精子更靠近狭窄点，而游得慢的会被流体冲回去，并被分离得更远。最终成功通过‘夹点’的是游得更快的精子。”

在一项实验中，一个以84.2微米/秒的速度游动的精子最终通过了“夹点”，而它的竞争对手在每次试图通过“夹点”时都会被流体冲回去。游得最慢的精子被冲回去得最远，而更强壮的精子则有更大的成功机会。

谢菲尔德大学的男科教授Allan Pacey说：“这些结果表明，只有游得最快的（因此也被认为是最好的）精子能在面临流体的情况下通过狭窄点。这具有重要的生物学意义，能够帮助解释雌性生殖道如何确保只有最好的精子才能到达卵细胞。”

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