精子如何精確找到卵子？研究發現，一直往前“猛跑”會卡死，得環形游動！

一項新研究揭示了精子如何改變游泳模式順利找到卵子，從一種使精子直線運動的對稱運動轉變為環形游泳的不對稱運動。

這種行為上的變化被稱為“過度活躍”，一旦精子靠近卵子，它就會掃過該區域，從而提高精子找到該區域的幾率。

在體外研究中，研究人員設計了帶有微米大小通道的微流控芯片，這樣他們就可以用顯微鏡和高速攝像機觀察牛的精子。

通過揭示其中的機制，這項研究不僅解開了精子如何導航到卵子的謎題，而且對人類體外受精和奶牛繁殖也有啟示，并為工程師設計微型游泳機器人提供了新思路。

“通過了解是什么決定了導航機制，以及精子到達卵子的生物物理和生化線索，我們可能會利用這些線索來治療不孕不育的夫婦，并選擇體外受精的最佳策略。”該論文的資深作者、農業與生命科學學院食品科學系食品化學與成分技術Youngkeun Joh助理教授Alireza Abbaspourrad說。

這項名為“哺乳動物精子過度激活通過物理邊界調節導航并促進偽趨化”的研究發表在《美國國家科學院院刊》網絡版上。

這篇論文闡明了數百萬精子是如何通過雌性哺乳動物的生殖道，最終只有少數精子到達受精點的。精子緊貼著側壁，在生殖道上下流動的少量液體中沿直線游動。但一旦精子到達子宮交界區，進入輸卵管并向卵子移動，鈣離子就會涌入它們的鞭毛，引發過度活躍和循環游動。需要更多的研究來確切地了解是什么觸發了鞭毛中的鈣內流。

微流控芯片使研究人員能夠控制環境。研究小組記錄了精子沿室壁游動的情況。然后他們測試了包括咖啡因在內的化合物，這些化合物可以增加細胞細胞質中的鈣離子。他們記錄了精子在鈣存在下的行為轉變，從對稱的直接游動到過度激活的環形游動，這意味著精子不再緊挨著細胞壁。如果沒有這種轉變，精子可能會陷入死胡同，卡住。

“事實證明，這種(游泳)狀態是受精所必需的。”Abbaspourrad說，盡管這些觀察是在體外實驗室進行的，但它提供了一種可能發生在體內的感覺。

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論文原文：

https://www.pnas.org/content/118/44/e2107500118

標簽： 精子 卵子