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Nature Communications:精子运动模式的进化

来源:生物谷 2015-11-17 10:28

 

图片来自:www.telegraph.co.uk

2015年11月17日/生物谷BIOON/--最新一期的《Nature Communications》上的一项研究显示,与开阔环境中相比,人类精子在靠近一个表面时,游的更快更直。这可能反映出适应狭窄生殖系统的进化策略。

大多数生物的精子拥有长尾巴,就是一种鞭毛。精子通过螺旋形地扑打自己的长尾巴来向前进。在水生动物中,这样的游动方法让精子可以穿过水域,找到自己的归宿——卵子。但是,对于那些生殖系统完全在体内的动物,他们精子就需要和大量的表面积做抗衡。在陆生生物中,雌性动物生殖道表面是如何影响精子的行为,关于这一点我们并不清楚。

为了仔细研究这点,David Sinton和他的研究团队,拍摄了人类精子在离玻璃表面一微米时的游动。并和人类精子在大量自由溶液中游动做了比较。他们发现,当精子在一个表面上游动时,会采取一种特别的滑行游动方式,从而能够沿着表面游的更快更直。当精子处于模仿人类雌性生殖道的黏液中运动时,这种滑行游动模式出现的频率会更高。相比之下,公牛的精子,紧贴一个表面时游的则更慢。

人类受精发生的输卵管,是一个封闭而存在大量黏稠液体的环境。牛的输卵管相对人类就要大的多,公牛精子需要和表面发生互相关系的频率要低很多。因此,人类精子的采用的滑行游动模式,似乎是适合人体狭窄的生殖系统的一种进化模式。(生物谷Bioon.com)

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doi:10.1038/ncomms9703

PMC:

PMID:

Two-dimensional slither swimming of sperm within a micrometre of a surface

Sperm motion near surfaces plays a crucial role in fertilization, but the nature of this motion has not been resolved. Using total internal reflection fluorescence microscopy, we selectively imaged motile human and bull sperm located within one micron of a surface, revealing a distinct two-dimensional (2D) ‘slither’ swimming mode whereby the full cell length (50–80 μm) is confined within 1 μm of a surface. This behaviour is distinct from bulk and near-wall swimming modes where the flagellar wave is helical and the head continuously rotates. The slither mode is intermittent (~1 s, ~70 μm), and in human sperm, is observed only for viscosities over 20 mPa·s. Bull sperm are slower in this surface-confined swimming mode, owing to a decrease in their flagellar wave amplitude. In contrast, human sperm are ~50% faster—suggesting a strategy that is well suited to the highly viscous and confined lumen within the human fallopian tube.

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