文|科学虫洞
每个人在生命的开端都是一颗小小的受精卵,精子和卵子结合孕育之后才有了“人”。以前人们都认为精子是像蝌蚪游泳那样游向卵子的,但最新研究刷新了我们的认知:它是螺旋式前进的。
精子的发现者如果是喜欢网上冲浪的小伙伴,那么一定不会对安东尼·列文虎克感到陌生。
我们经常用“列文虎克”来调侃一个人观察力强,就像拿着放大镜一样细致入微,而列文虎克本人是显微镜学家,也是微生物学的开拓者。
这位科学家是荷兰人,不仅具备特有的天赋,还十分勤奋,一辈子磨制了400多个透镜,品质远超过同时代人制作出的透镜。
他是首次发现微生物的人,并且用显微镜发现了纤维中存在细胞壁。同时,他也是精子的发现者。
作为最早使用显微镜的人之一,1677年,列文虎克在精液中观察到了一些微小的生物。他表示,那些“微生物”都有着钝钝的头和几乎透明的尾巴,它们像蛇、泥鳅游泳一样推动着自己前进。
距今300年前的一个夜晚,列文虎克正在跟妻子为爱鼓掌,高潮后没多久他便起了床,拿着收集到的精液样本冲向了自己的显微镜。
透过显微镜,呈现在列文虎克眼前的是数以千计的微型生物,它们在游动,大小看上去跟沙子差不多。这样的发现让列文虎克感到吃惊,但是他的态度却非常谨慎。
跟以往的研究比起来,他这次称得上小心翼翼,不仅强调样本的获取途径是“正常夫妻结合”而不是“不道德自慰”;还特意将信件译成拉丁文,并让皇家学会决定是否公布研究结果。
而在发现精子之后,列文虎克并没有意识到它跟生殖之间的关系,反而认为它是一种小动物。其他科学家亦是如此,他们认为精子是某种虫形生物。
在1827年,有科学家将精子称为“精虫”;3年后,《柳叶刀》期刊将其归类为肠道蠕虫。
此外还有一部分科学家认为,精子不是生物,而是防止精液凝固的搅拌棒。列文虎克对精子的研究没有停止,在后续的观察研究中,他将精子跟生命联系到了一块。
此后的许多年,生物学家们对精子的认识越来越清晰,对于精子如何运动这一问题,人们也有了一个普遍的概念。
只要是用显微镜观察过精子,科学家们都能看到这样一幕:精子通过摆动尾巴获取动力,之后像鳗鱼一样左右对称摆动前进。
但是,最新研究彻底推翻了这种认知,解开了被误解300多年的精子运动之谜。
如果不是在最先进的3D显微镜下,科学家可能意识不到,原来我们搞错了精子的运动方式300多年。
以往观察精子,人们普遍采用的是2D显微镜,而布里斯托大学、墨西哥国立自治大学的专家使用了最新的3D显微镜和数学技术,发现了精子的真实运动轨迹。
在每秒拍摄55000帧以上的高速相机之下,精子自由游动的图像被清晰完整地记录下来,这项研究发表在《科学进展》杂志上,刷新了所有人的认知。
以往在我们的印象中,精子就是像蝌蚪一样摆动尾巴前进的,再加上前者形状跟后者相似,人们便将精子称为“小蝌蚪”。
但是在这个最新的研究中我们可以看到,精子的尾巴只朝一侧摆动,并非左右摆动;在游泳的同时它们还会滚动。
也就是说,精子是螺旋式向前游动的,头部沿着一根轴逆时针旋转前进,尾巴也会以游动的方向为轴跟着旋转。
那么,为什么精子要以这种“钻头”一样的形势游动呢?科学家表示,精子所处环境非常恶劣,比如体液酸碱度、粘稠度不同等,并且人体可能处于运动状态,让它们的前进变得更难。
在复杂的环境下,精子必须找到最佳方式运动,而螺旋式前进能够极大程度降低能量的消耗,同时减少细胞纤毛对它前进的负面影响,最后历经艰难险阻跟卵子汇合。
总结精子“欺骗”了科学家300多年,但我们得承认,列文虎克等科学家的贡献依然是伟大的,如果没有那些研究和观察,人们对这些微小物体不会有这么多的了解。
受限于2D显微镜等因素,他们误解了精子的运动轨迹;而今天的全新研究,则让我们对精子的认知往前迈了一大步。
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