陈根：精子通过改变模式，顺利找到卵子

文|陈根

所有的精子来到这个世界上只有一个目的——与卵子结合。唯有如此，才能创造新生命。如果得不到卵子的青睐，精子就如昙花一现。所以，每个精子在被

排出之时，只能想尽一切办法奋力向前。

近日，一项研究揭示了精子从一种直线游动的对称运动转变为环形游泳的不对称运动，通过改变模式顺利找到卵子。这种行为上的变化被称为“过度活跃”，一旦精子靠近卵子，它就会扫过该区域，从而提高精子找到该区域的几率。

第一个发现精子游动现象的是荷兰科学家列文虎克，他在自己制造的显微镜下发现了精子像蝌蚪一样游动的现象，并且他也是第一个看到了精子形态的人，当时他称看到了“数以千计沙粒般大小的活体微型动物正在游动”。但是迫于技术限制，他没有发现精子的真正的游动状态。

在该研究的在体外实验中，研究人员设计了带有微米大小通道的微流控芯片，通过显微镜和高速摄像机观察精子。呈现中，精子紧贴着侧壁，在生殖道上下流动的少量液体中沿直线游动。但一旦精子到达子宫交界区，进入输卵管并向卵子移动，钙离子就会涌入它们的鞭毛，引发过度活跃和循环游动。

研究小组记录了精子沿室壁游动的情况，又用微流控芯片改变条件测试了包括咖啡因在内的化合物，这些化合物可以增加细胞细胞质中的钙离子。结果精子在不同钙条件下发生了行为转变，即从对称的直接游动到过度活跃的环形游动。这意味着精子不再紧挨着细胞壁，如果没有这种转变，精子可能会陷入死胡同而被卡住。

既然精子是环形前进的，找到卵子之后，精子的头部就如同钻头一般，遇到卵子时就会旋转着往里钻，并且释放一种酶软化或溶解卵子的表膜，这样精子就能钻进卵子。

精子头部细胞核与卵子的细胞核融合，两者携带的染色体相结合，就能形成一个受精卵了，接着受精卵移动到子宫壁内着床，就开始胚胎发育，一个新生命就在孕育中了。

总的来说，该研究不仅解开了精子如何找到卵子的谜题，而且对人类体外受精和奶牛繁殖也有启示，未来，或还可为工程师设计微型游泳机器人提供新思路。