精子“欺骗”科学界几百年!科学家研究:精子像钻头一样螺旋前进

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众所周知,精子和卵子的结合才能孕育出新的生命,这是毋庸置疑的问题。精子从出发地到与卵子结合的距离只有几十厘米,而精子的总长也不过60微米,因此这就像是长途的游泳,差不多需要4到6个小时的时间,可能时间还需要更长。

  不过,精子是通过是动作接近卵子的呢?有很多人讲,是游过去的。不过,早在1677年的时候,列文。虎克对于精子是这么讲的:看到了巨量的微生物,每一个都有肿大的头部和近乎透明的长尾,每一个都在不断地蠕动,有点像蛇,又有点像水中的鳗鱼。

  因此,他留下了关于精子运动的素描的图片,因为那个时候还没有摄像机出现,只能通过手绘图!经过观察后,他得出了精子素描图!

  列文虎克画的精子

  当然静态的可能不是特别的直观,他还画出了精子的“动图”。从图上可以看出来,精子的运动情况,是通过扭动前行的,通过这样一路游到卵子,与卵子结合后最后就成了受精卵。经过怀胎后,最后形成了新的生命!

  当然,后来有了证实,原来虎克的“动图”欺骗了科学界有300多年的历史,因为精子并不是上下扭动着前进的!墨西哥国立自治大学的Gadêlha和他的同事们研究却发现,精子的运动并不是虎克的“动图”表现的那样,因为原来的显微镜只能看到一个平面,因此,我们可能看到大的是在上下摆动尾巴前进的,通过后来的3D显微镜就不难发现,而且还建立了一个运动的模型!

  这样运动?

  通过这样发现了,精子的运动并不是尾巴的摆动前进的,而且前进的方式和蝌蚪或者鱼类是完全不一样的,是一种螺旋式的方式运动,而且尾部在摆动大的时候头部还以螺旋状大的方式缓慢地转动,而且头部和尾部是并不同步的,头部旋转和尾巴的螺旋式摆动实际上是由两个不同的细胞机制控制下的两个独立的运动。

  其实它是这样运动的

  所以通过这样的描述,也不难看出,精子仿佛是在液体中像一个钻头一样的方式前进,墨西哥国立自治大学的Gadêlha这样形容精子运动:“精子根本没有游泳,它只是不断的钻进液体中。”

  那么精子为什么要以这种诡异的方式前进?哺乳动物经过演化以后,特别是人类的出现,形成了现代的文明,而精子就是演变中非常重要的纽带,如果不是在人类大的体液中游动,那估计就不会有现代的文明了!

  生物进化树

  虽然如此,但是也有科学家讲,在人类的体液中,精子面对的环境还是比较复杂和恶劣的,首先是体液的温度、酸碱度和粘稠度不一样,而且这种环境下的体液还是比较少的,并且还可能处于运动状态。

  看起来似乎像个钻头

  然而,在体液内精子要克服这样的恶劣环境,就要有能耗最小的方式进行运动,因此这样螺旋状的钻头式的方式前进是最为合适的。这才有可能绕过这些纤毛的阻挡,越过粘稠的体液,得到子宫分泌的醇结合白蛋白、脂蛋白,以及蛋白酶解及糖苷水解的酵素,让精子获能,最终一鼓作气冲到卵子,成功受精!

  虎克的研究一度对精子有较长时间的误解

  就在虎克发现精子后,荷兰的科学家在观察精子的时候,还赋予了神化的色彩,以为是发现了上帝的秘密,他还认为精子和卵子结合后在那里出爱心了一个小人所以虎克和推断精子内是藏着小人的。

  尼古拉斯·哈特索克认为,精子中住着一个个小人

  这种说法是不攻自破,因为一次射精有上亿个精子被释放出来,然而却只有一个小人产生,这不就是前后矛盾吗?不过也不能完全去怪虎克,精子是很多的而且还比较容易找到,而卵子只有一个,直径也就0.2毫米左右,这么复杂点的环境找起来还是比较难的。

  卵子是人体内最大的细胞,呈圆球形,直径约1毫米。内层为细胞核与细胞质,外层有透明带和放射冠,有保护卵子的作用。所有哺乳类在出生时,卵巢内已经有未成熟的卵子存在,而且在成熟后卵子数目不会增加。卵子和精子结合受精便形成受精卵,即标志着一个新生命的开始。一些动物(如鸟类)是进行体内受精的,而另一些动物(例如大部分的鱼类)则是进行体外受精。

  就在此后的100多年,德国科学家发现了哺乳动物的卵细胞,而人类的卵细胞是在300多年后由美国科学家发现的,经过一系列的研究,才有了后面的人类生殖系统原理的发现。所以科学的进步还是比较大的。

  受精是卵子和精子融合为受精卵的过程。它是有性生殖的基本特征,普遍存在于动植物界,但人们通常提到最多的是指的动物。一般一次的精子数量大约为6000万到2亿,因每个人的体质不一样,所以数量也存在着较大的差异。放出精子后,大部分会被体液冲出来的,因此,很多办事是要宝宝的就会在时候静躺一会,以保证精子在体内有效地被利用。

  精子获能

  受精过程包括卵子激活、调整和两性原核融合3个主要阶段。激活可视为个体发育的起点,主要表现为卵质膜通透性的改变,皮质颗粒外排,受精膜形成等;调整发生在激活之后,是确保受精卵正常分裂所必需的卵内的先行变化。

  受精过程

  这是精子获得穿越卵子透明带的能力,精子在附睾内已经获得受精能力,但附睾会分泌一种去能因子在精子表面,抑制了它的受精能力,它会在精子进入子宫的宫颈时,精浆的去能因子被阻挡,精子同子宫内膜接触后,子宫内膜产生获能因子。在这个过程中输卵管的分泌物也参与了精子获能过程。

  当精子与卵子表面结合时,卵子的代谢速率迅速提高,并开始合成DNA。有关卵子激活的详细机理还不清楚,只知精子仅起到打开程序开关的作用。除了精子,一些其他非专一的化学的或物理的处理,也能使卵激活,例如针刺蛙卵,也能使之激活。激动的起始是因为无需任何新蛋白质的合成。

  受精的时候,卵子只需要一个精子就可以了,所以这些精子就会争先恐后地接近卵子,卵子外层有一层透明带,精子必须用头部的溶解酶才能将其溶解进入卵子,一般一个卵子的酶远远不够,所以必须群殴,也许在某个时刻一个运气好的精子进入了卵子,此时透明带就会分泌物质再次堵住缺口,并且将释放一种特有的酶,清除其他未能进入精子,其它的精子就只能“望卵兴叹”了。

  所以这是一场“生死博弈”,不过,你也得感谢那个最有能量的小蝌蚪,在战胜了亿万同行的后才产生了你!

来源: 科技日报

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