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研究显示:精子像钻头一样钻入体内!它“欺骗”了科学家300多年

发布日期:2021-10-12 15:58    点击次数:71

1677年,在荷兰陶城代夫特的一个发现让人类对自身的诞生有了突破性的进展,因为安东尼·范·列文虎克将他改进的显微镜对准了自己的精液,而观察到的现象实在令他震惊莫名!

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因为虎克在精液中看到了无数正在蠕动的小虫虫,它们漫无目的的在游动,有点像蛇,又有点像鳝鱼,但它们都有一个大大的头部,没有方向也没有终点,甚至在精液变干前都一直在运动!

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因为要到150年后的1827才发现女性的卵子,因此虎克并不知道这些游动的精子究竟要干嘛,到了1695年时,荷兰数学家和物理学家尼古拉斯·哈特索克(Nicolaas Hartsoeker)认为精子里都藏了一个小人,它们从男性体内到达女性体内后,会摇摆着游向子宫,最后在那里发育成长为一个胎儿!

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精子究竟是如何游动的,真的是神龙摆尾?

从发现男性的精子到1825年发现女性卵子,再到1875年发现精子进入卵子完成受精过程,再到后来1950年代对人类精子与卵子的受精与获能过程的完善,至此终于建立起完整的人类诞生过程,但对司空见惯的精子游动却在自列文虎克以后约343年的时间里,从来都没有过多的研究!

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精子的长度大约只有50-60微米,而从女性体外开始到子宫再到输卵管的长度超过几十厘米,相当于精子长度的数万倍,假如作为人类跑步的话,大约跑动数十几千米,所以精子究竟是一种什么状态,能在4-6小时内就能到达卵子所在的位置?

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2020年7月31日,一篇发表在《科学进展》上的论文给了大家一个全新的认识,英国布里斯托尔大学的数学家Hermes Gadêlha领导的团队,通过可以在3个维度上成像的显微镜,以每秒55000帧高速相机,建立起了精子的运动模型!

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“我们发现的结果太令人震惊了,因为它完全打破了我们的信仰体系”

因为Hermes Gadêlha惊讶的发现,人类的精子在运动时,是一种在三维空间中极其复杂的螺旋状态前进的,它绕着这三维空间中一个看不见的轴心旋转着前进,而且头部和尾部是两种独立运动机制,和任何已知宏观的生物游动前进方式都不一样!

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“精子根本不会游泳,它只是不断钻入液体中”

它的前进姿态优美,并且速度很快,研究小组认为,这种前进方具有最小能量消耗优势,因为对它来说,与卵子相会无疑和马拉松没有什么区别,但其实却要更难一些,因为女性的分泌液对精子这种“微生物”来说,无疑是一种极其粘稠的液体,精子的这种运动方式无疑有利于在粘稠液体中穿行!但事实上精子在前进中遭遇的阻力绝不仅仅是粘稠的液体,下文中详述!

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此前Hermes Gadêlha的研究团队都认为精子一直都是以波浪形摆动尾巴前进的,而且很多以受精为题材的科普动画中,用的都是这个模型,这下让科学家有些大跌眼镜,一个下意识的问题,居然藏着那么多道道,也让科学家重新认识了生命科学的复杂性!

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精子到达卵子,需要经过几个难关?

中学的生理卫生知识就告诉我们,男性一次释放出的精子高达2亿个以上,但其实因为个体以及环境的差异,有无精症、死精症或者少精症,一般认为少于一亿就会对受孕产生影响!

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精子畸形

以内精子出发到达卵子的过程堪比西天“取精”还要难,2亿个精子组成的浩浩荡荡大军,大约只有不到100精兵到达输卵管,而最终完成与卵子结合的只有一个!因为在“取精”路上遭遇的艰难险阻,比唐僧师徒遭遇的九九八十一难,那是有过之而无不及!

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1、卵子在哪里?

女性的卵巢位于子宫两侧,一侧一个,雌性动物的卵子就是卵巢产生的,它有两个功能,其一当然是生产卵子,其二则是合成雌激素,比如2015年安吉丽娜及朱莉筛查中发现有卵巢癌风险,因此做了卵巢摘除手术(2013年他已经做了乳腺切除手术),接下来安吉丽娜朱莉必须要服用雌激素维持女性体征!

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在女性的生育期内,大约有300-400个卵泡能成熟,也就是一月左右一个,成熟的卵子将会进入生殖通道,并且此时子宫内膜也会做好准备,但当未受精时,子宫内膜将会崩解脱落,这就是月经的来历。

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2、精子如何到达卵子?

精子的命运其实是比较悲催的,最开始就会因为精液还未来得及液化之前,就大团地掉了出来,接下来一部分是找错了方向,尽管女性体内分泌液会在排卵期降低PH值,也降低粘稠度,但仍将给精子造成极大的困难!

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另外子功能那么大的环境将会让大量精子迷路,两个输卵管至少有一个是没有卵子的,所以又挂掉一半,最后正常受精的话,应该在输卵管壶腹的位置,受精后30小时,通过输卵管的蠕动和输卵管上皮纤毛的推动进入到子宫内着床。

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而从精子出发到受精的过程中有一个过程非常关键,那就是获能!这是精子离开精液经过宫颈到宫腔与子宫内膜接触后,子宫内膜会产生α、β淀粉酶解除精子顶体酶上的“去获能因子”,从而是精子获得授精能力,称为精子的获能!

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精子怎样才能进入卵子?

当精子的头部到达卵子时,顶体酶触碰到卵子表层的透明带,此时顶体的酶释放,溶解透明带并使精子通过通道进入卵子的质膜,最后到达卵细胞,此时将会出发皮层反应,精子与卵子融合会出发钙离子释放,卵子内皮质颗粒中的酶消化透明带,并在受精卵外围形成新的保护层,此时的受精卵将不再接受新的精子!

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受精后约30小时,受精卵将通过输卵管的蠕动和输卵管上皮纤毛的推动进入到子宫内着床。如因输卵管不通,受精卵可能会停留在输卵管的宫口位置,就会造成异位妊娠,可能引发大出血,因此确定怀孕后一定要尽快到医院检查,确保不会宫外孕!

从受精卵到baby

受精卵72小时后,仍然只有12-16个细胞的球期胚,到第四天时会发育成胚泡,溶解子宫内膜,深深埋入子宫,从而完成着床;

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之后的细胞分裂速度就是指数级增加,如果按每秒来算的话,初期平均大约5000个细胞/秒,到后期直接以天文数字般的增加细胞数,因为到胎儿出生时大约拥有6亿亿个细胞,而这些将在短短9个多月内完成,这个高效率的机器是宏观状态下无法想象的!



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