精子是怎么在茫茫子宫中找到小小卵子的？

关于精子有什么冷知识？

图片：geralt / CC0

关于精子有什么冷常识？

菠萝科学奖，标的目的好奇心致敬

我来说一个：

【精子是怎么在茫茫子宫中找到小小卵子的？答：瞎撞】

来自 2018·菠萝科学奖数学奖的或将研究

获奖团队：巴黎高档师范学院杨靖团队

试想，你和几亿小我被同时囚禁在一个直径一千多米的铁罐子中，里面没有空气没有光，只有水。在罐子的某个角落，只有一个小口儿能通标的目的外面，谁先找到这个小口儿谁就能逃出去。一旦有人当作功逃生，出口就会被封起来，剩下的人永远也不成能再出去了。更恐怖的是，铁罐的外形一点儿也不法则，并且，每小我只能携带一个氧气瓶。

图片来历：marsh_bett

这个恐怖的场景并不是来自科幻片子，而是我们每小我都曾经“履历过”的一场竞赛。铁罐子比方的是母亲的子宫，我们每小我都曾经“是”数亿个精子选手中的一员，在母亲的子宫里尽力寻找通标的目的卵子的出口。精子找到卵子的那一刻，即是我们生命起头的那一刻。

人类的子宫长得有点儿像一颗倒置的梨，大约 5 厘米宽，7.5 厘米长。在子宫的两侧各有两个大约 0.3 毫米宽的启齿，毗连着一对输卵管，母亲的卵子会随机地呈现在此中一条输卵管的某个处所。要想从父亲的几亿个精子中脱颖而出逃出生天，你就得摸着黑敏捷进入输卵管，找到那颗卵子。

固然有很多科学家在内窥镜中不雅察过精子的活动，但人们都还不清晰精子在茫茫子宫中到底是若何找到卵子的，因为内窥镜能探测的规模只有戋戋几微米。为了搞清晰这个问题，巴黎高档师范博士后杨靖决议从理论上开展研究，成立了精子在子宫中活动的二维数学模子。

杨靖假设，精子的活动轨迹有点儿像桌上的弹珠。若是没有撞到鸿沟，精子就会以大约每秒 75 微米的速度沿着一条直线游动。若是撞到鸿沟，精子就会随机地以一个角度反弹出来，然后继续沿着一条直线游动。

人类子宫和输卵管启齿的二维模子。

颠末大量公式推导和数值模拟，杨靖发现，在人类母亲子宫的二维模子中，精子进入有卵子的那条输卵管的平均时候大约是 17 个小时，这跟先前的尝试数据根基一致。而且，他们发现，子宫的外形会严重影响精子逃生的平均时候。在狭长的子宫或者扁平的子宫中，精子逃生的平均时候比力短。在圆形的子宫中，精子逃生的平均时候可能会耽误好几倍。

子宫的长宽比ρ和精子平均逃生时候<τ>的关系。

杨靖指出，精子寻找卵子的过程在动物的繁衍中饰演着主要的进化意义。稀有据显示，在曩昔的 40 年中，西方男人的精子数目一向鄙人降。有证据显示，精子浓度下降到 25%时，就可能导致不孕不育症。是以，研究精子寻找卵子的数学理论有着主要的实际意义。

为了奖励他们对人类精准投胎的量化尽力，我们决议授予他们 2018 菠萝科学奖数学奖。

（编纂：Gonfree）

题图来历：

参考文献：

J. Yang, I. Kupka, Z. Schuss, D. Holcman, Search for a small egg by spermatozoa in restricted geometries, Journal of Mathematical Biology, Volume 73, Issue 2, pp 423–446 (2016).

发表于 2019-10-22 08:00
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