原创 精子像钻头一样旋进,会“迫害”竞争对手,像一场不公平的道具赛

2021-02-28 网络
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[科技新闻]原创 精子像钻头一样旋进,会“迫害”竞争对手,像一场不公平的道具赛

原题目:精子像钻头一样旋进,会“迫害”竞争对手,像一场不公正的道具赛

人类看到精子的容貌也不外才三百多年,1677年荷兰生物学家列文·虎克发现晰历史上第一台显微镜,今后打开了我们对微生物天下的熟悉。

这跟1609年伽利略发现望远镜,第一次把望远镜用在天文学上的意义同样重大,一个延伸了人类的视野,一个放大了人类的视野。

列文·虎克不同于伽利略的地方在于,他的主业是布料商人,而且他也从来没有经历过系统的专业教育,然则他却对肉眼看不到的细小天下稀奇感兴趣,这使他成为了微生物学之父。

由于在他从事主业时代,经常会用放大镜考察布料的品质,实在放大镜自己就是一种放大倍数异常小的显微镜,只有几倍的放大倍数。

为了看得更清晰、看到更多的细节,它经常改良考察装备,就这样列文·虎克发现出了第一台放大倍数为200倍的光学显微镜。

随着放大倍数的增添,他看到以前基本看不到的天下,今后就贪恋上了微观天下,瞥见什么都想拿到显微镜下看一看,在发现第一台显微镜的同年,他就发现了以前人们从未知道的微生物。

有一天晚上,他和妻子完事以后就突发奇想把自己的遗传物质放到了显微镜下考察,他看到了一个个尾巴左右摆动的形似蝌蚪的具有生命的微生物,这就是人们以前从未见过的精子容貌。

第二天他就把这个伟大的发现报告给了科学院,他的描述说:他看到了无数条有生命的微生物。

今后以后人们对精子的熟悉以及流动的方式就停留在了列文·虎克的发现上,以为精子在液体中的游泳方式跟我们常见的鳗鱼、蝌蚪是一样的,左右摆动尾巴来为自己提供向前的动力。

而且在接下来的200年间,人们也以为精子是有生命的,且跟蝌蚪一样是一个完整的生命,在它的内里包罗着一个或者的“小矮人”,它进入女性体内寻找卵子,只是找一个用来发育的地方。

也就是说卵子对生命没有任何实质性的孝敬,它只是为精子的发育提供了一个生长的空间。这种看法直到18世纪随着表观遗传学的生长才被推翻,人们才知道男女对后裔的基因孝敬是一样多的。

然则有关精子的运动状态这个问题,科学家的明白都是错误的,由于就算是现在你拿最先进的显微镜考察,也会看到一条条左右摆动的蝌蚪。

以是一直以来都没有人在质疑过这个问题,都以为这就是精子真实的运动状态。

但这种对精子的考察都是以2D的视角在举行,随着3D显微镜手艺的生长,科学家在去年就实验对精子的运动方式,以及它尾巴的快速运动举行3D建模;

由于精子的尾巴异常细小只有1/2头发丝的宽度,而且它尾巴摆动得异常迅速,一秒钟能否到达20次,因此科学家使用了每秒钟可以拍摄55000张照片的超高速照相机,以3D的视角扫描精子的运动方式。

结构发现,精子的运动远比我们想象的庞大得多,它的尾巴并不是在身体的两侧左右摆动,而是在单侧快速地摆动;

很显然单侧的快速摆动就会给精子提供一个不对称的力,导致精子在原地打转,并不能向前游泳,就像是一条船的桨叶按在了侧边一样,船应不会直线想走,而是会转圈。

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但精子找到了一种方式来应对这种不对称,就是绕轴自转,这样就从不对称当中缔造出了对称。提供了向前的动力。在3D视角看它游泳的方式就像是水獭。

更像是整个太阳系的行星追随太阳在银河系中穿梭的轨迹。

上图就是精子3D视角下运动的方式,以及尾部的摆动方式,可以看出它的尾巴只在一侧快速的振荡,但在精子自转的同时,看起来它的尾巴就像是在周围摆动。

从2D的视角俯视的话,精子看起来就像蝌蚪一样只有摆动尾巴在游泳。

现在想来,若是精子只是在左右摆动尾巴的话,它游泳就太费劲了,尤其是在液体稀疏、粘稠、充满崎岖的道路上,由于动力太小更是难以前进,很可能会被停顿在半路上。

然则像钻头一样的螺旋旋进,不仅动力强劲而且稳定性更好,这种游泳方式为精子快速找到卵子提供了伟大的辅助。

从小小的精子我们就能看到自然界最基本的原理,从水獭的游泳到行星的运动。

但包罗在精子身上的隐秘远不止这些,每次有约莫数以亿计的精子会配合竞争一颗卵子,以前我们以为这完全就是一场公正的障碍竞速赛;

在赛道上主办方会安放一些物理性的障碍,例如赛道变得狭窄、半路上泛起的阻挡物、死胡同、弯道等等,另有安放化学武器,例如主办方的免疫细胞会追杀外来的精子、以及赛道上环境的转变等等。

这些对精子来说都是致命的危险,绝大部分的精子会死在半路上,最后只有少数的精子能否见到卵子,最终只有一颗精子能够与卵子连系。

我们一直以为精子们只是纯粹的参赛选手,它们会和平相处,最终赢得胜利的精子往往是哪个更强壮、游泳最快的选手。

然则最新的研究发现,精子在赛道上马拉松竞赛并不是简朴的障碍赛,而是道具赛,玩过飞车游戏的同伙应该很清晰道具赛的规则,除了主办方设置的障碍以外,选手之间还会使用道具相互危险。

没错,精子就是这样的,它们竞赛时会酿成无情的竞争者。

生物学家通过对小鼠精子的研究发现,在某些精子17号染色体上包罗有T-单倍型的基因,拥有这种基因的精子能够释放有害物质“迫害”其他没有这种基因的精子,导致这些精子失去协调运动的能力。

为了自己不被迫害,拥有T单倍型基因的精子同时还会释放“解毒剂”,然则这种解毒剂只对自己有有用。

而那些中毒的精子由于失去了协调运动的能量,它们并不会直线行走,而是会在原地转圈直到殒命,那些没有中毒的精子则会全速冲向卵细胞。

这一事实告诉我们,生命从一最先就没有绝对的公正,最后的胜利者并不一定是谁人游泳最快的选手,而是它拥有了加倍有优势的基因。

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