顛覆300多年的認知：精子不是蝌蚪般遊動，反像鑽頭一樣旋轉前進

“爸爸媽媽，我是從哪裡來的？”這個相當童趣的問題，很多人會說出不同的答案。其實在幾百年前，關於生命是如何誕生的理論比比皆是。但直到19世紀，人們才瞭解懷孕究竟是如何發生的，以及父母在生殖過程的實際貢獻有多大。

到目前為止，科學家們對人類精子的瞭解幾乎都是基於300多年前一位荷蘭生物學家的原始觀察：精子的形狀像蝌蚪，會左右擺動游泳。然而，一項新的科學研究打破了人們對精子游動的普遍認知，

精子非但不是蝌蚪形狀、也非左右搖擺前進，而是螺旋式前進

。

“顯微鏡之父”列文虎克，第一個觀察到精子的人！

在17世紀中期，荷蘭人安東尼·範·列文虎克（Antonie van Leeuwenhoek，1632-1723）可以說全歐洲唯一一位微生物領域的專家。其實他並沒有接受過什麼正統的科學訓練，年輕的時候還當過門童。一次偶然的機會，知道放大鏡可以看到許多肉眼難以看清的事物，於是搗鼓一番後，他在1665年做出了第一臺顯微鏡。

他用顯微鏡觀察生物標本、花粉、布料等一切感興趣的事物，不過他想觀察得更清楚、更細緻，因此他不斷改進自己的顯微鏡。後來他發明了一種強大的新型複合顯微鏡，並且偶然發現了細菌的存在，這個突破性的成就為他贏得了巨大的聲譽。

在倫敦皇家科學院的委託和已不滿足僅觀察外物的情況下，列文虎克對人體微生物展開一系列的觀察，包括血液、眼淚、乳汁等等。無可避免地，他也想看看精液在顯微鏡底下的樣子。

於是在1677年一個秋日的夜晚，為科學獻身的他觀察到了自己的精子。同年11月發到皇家科學院的研究報告中顯示，他發現精液裡有數以百萬計遊動的小東西在蠕動，有點像蛇，又有點像水中的鰻魚，最後列文虎克將這些蠕動的“動物”稱為單個精子細胞或精子。而後來科學家們都使用顯微鏡俯視精子的模樣，因此他們看到的景象和列文虎克的基本相同。

就這樣，關於精子的認知在過去300多年來都沒有人去質疑。

3D顯微鏡下，它們如鑽頭一樣螺旋式前進！

不過3D顯微鏡的出現，令科學家可以從三維的角度重新觀察。結果發現，我們被精子的模樣樣欺騙了300多年。

來自英國布里斯托爾大學和墨西哥國立自治大學的國際研究小組使用3D顯微鏡和數學建模分析發現，人類精子尾巴的蛇形運動其實是一種

視覺錯覺

（optical illusion）。精子尾巴實際上只向一個方向轉動，而不是左右移動。如果沒有其他調整，單側的划水會導致精子繞圈遊動，永遠無法到達目的地。團隊發現，為了補償，精子的身體或頭部以相反方向的開瓶器式運動獨立旋轉（頭和尾是兩種獨立運動機制），使整個細胞能夠沿直線向前移動。

為了準確瞭解精子細胞的運動方式，團隊使用每秒可以記錄超過55000幀的超高速相機及帶壓電裝置的顯微鏡載物臺進行觀察。結果顯示，每個精子細胞都像鑽頭一樣旋轉，圍繞自己的中間軸旋轉前進。精子尾部的遊動方式是以頭部為中心旋轉，以螺旋運動巧妙抵消單側擺動，從不對稱達到對稱，使精子向前遊動。

簡單來說，精子細胞是搖搖晃晃地螺旋向前遊動，且尾巴只會朝單側轉動。而在一般顯微鏡的平面觀察下，則產生了如蝌蚪般左右擺動尾巴的錯覺。

由此可見，大自然告訴我們的是，實現對稱的方法不止一種，精子細胞就利用了不對稱來創造對稱。至於精子細胞的螺旋式運動是否是最有效的游泳方式，這很難量化。

團隊中來自布里斯托爾大學的Hermes Gadelha博士表示：“我們認為大自然正在最佳化事物，但我們始終必須記住，存在許多相互競爭的方面。精子細胞不僅僅是為了游泳和尋找卵子，它還必須尋找化學線索，對不同的粘度做出反應。在每個階段，你都需要一種新的超能力來讓你做這些事情。當然，列文虎克對精子細胞描述的侷限性並不是他的錯，只是被觀測的儀器有所限制。我們“現在”是正確的，但隨著科學的發展，未來也有可能是錯的。”

那

精子又是如何找到卵子的呢？

事實上，這過程比唐僧師徒取西經還要艱難。

你以為這是一場大型游泳馬拉松，上億個精子一起向終點線狂奔，最快最強的那一顆抵達終點後誕生了你？其實不然。精子的許多關鍵生化反應取決於細胞內的pH值水平，包括其初始啟用、靠近輸卵管時的過度啟用和頂體反應，其中酶被釋放以穿透卵子。一旦有幸運的精子通過了卵子表層透明帶，形成受精卵便不再接受其他精子。換句話說，人類受精更像是一個巨型的抽獎活動。