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科學家首次繪出精子3D軌跡圖：以螺旋方式前進

北京時間9月19日消息，據(jù)美國國家地理網(wǎng)站報道，美國加州大學洛杉磯分校科學家近日首次成功繪制出精子的3D軌跡圖，軌跡顯示精子像拔塞鉆一樣螺旋前進，還像是一個個超級活躍的游泳高手。據(jù)研究人員介紹，此項研究采用的是一種傳感器芯片成像技術，而不是像以往那種采用智能電話和數(shù)碼相機成像的傳統(tǒng)方法。新技術將有助于更好地研究男性生殖能力以及其他微生物的行為規(guī)律。

由于個體微小而且速度很快，人類的精子很難研究，這是科學家們的共識。然而，美國加州大學洛杉磯分校奧茲坎研究團隊卻迎難而上。研究負責人安多甘-奧茲坎表示，“精子是生命中最重要的微生物之一。”奧茲坎和他的研究團隊從精子庫中提取精子標本，然后將研究對象放置于一個硅傳感器芯片上。研究人員從不同方向發(fā)出紅色和藍色LED光線，照射到移動的精子細胞上。每一個精子投射出不同顏色的陰影，硅傳感器芯片記錄下這些陰影。然后，研究人員再利用計算機程序將兩組數(shù)據(jù)進行結合，重建細胞前進的軌跡。

電子顯微鏡觀測到，一個精子與一個卵子相遇。

奧茲坎介紹說，“在任意給定時間內，傳統(tǒng)光學顯微鏡在三維角度只能觀測到數(shù)量有限的精子。但是，采用新的傳感器技術，在僅僅一次很短時間的實驗中，我們就能夠很容易看到1500多個三維精子。”

超級活躍的精子

所有的數(shù)據(jù)都顯示，精子游泳的方式完全不同。大多數(shù)精子采用的是一種典型的軌跡，大致是一種直線。然而，還有一些精子游泳的方式卻是螺旋式前進，就像一個開紅酒瓶的拔塞鉆一樣螺旋前進。在此前的研究中，顯微鏡只能模糊地觀測到這種奇特的現(xiàn)象。有些精子之所以被稱為“非常活躍”，是因為它們前進時方向總是緊急轉變的，就好像有某種力量在猛力拉著它們向相反方向改變。

奧茲坎表示，目前他們尚未搞清楚精子的健康度與其游泳方式之間是否存在某種聯(lián)系，但是這種新的成像技術將開啟精子研究領域的新大門。事實上，科學家們還利用新的傳感器系統(tǒng)將紅藍兩色光線照射到其他微生物上研究它們的運動情況以及它們對藥物和化學試劑的反應。“這種新技術或其改進技術將可能用于觀測和量化精子的能力。”

最新3D精子成像技術研究成果發(fā)表于本周出版的美國國家科學院院刊上。