澳洲研究：精子冲刺秘密武器揭晓！靠“螺旋涡流”加速游向卵子

精子冲向卵子的过程远比想像中更复杂。澳洲蒙纳许大学 （Monash University） 最新研究发现，精子游泳时不单靠尾部摆动，还会在周围流体中产生独特的螺旋状涡流。这些涡流如同自带推进器，为这场生命的竞赛提供额外动力与方向稳定性。

这项近期发表于《细胞报告-物理科学》（Cell Reports Physical Science） 期刊的研究指出，精子鞭毛（尾部）的摆动会制造出如同开瓶器般的旋转流体涡流 （swirling fluid vortices）。研究团队利用先进的 3D 成像技术，首次成功同时捕捉到精子鞭毛的运动及其周围的立体流场细节。

研究人员利用先进成像技术揭示，精子借由如同开瓶器般的螺旋状旋转流体涡流获得推进力。（图：澳洲蒙纳许大学）

研究主要作者、蒙纳许大学机械与航太工程系教授诺斯拉蒂 （Professor Reza Nosrati） 解释，这些涡流会附著在精子细胞上，并与精子同步旋转。他形容这种现象，好比将橡皮筋扭转成螺旋状后再加一圈，形成一种更紧密、额外扭转的超螺旋结构 （superhelix）。对精子而言，这种在流体中形成的额外扭转结构就像一个紧随其后的推进器，增强移动力，让它们游得更有效率，并有助于维持直线路径。

这项研究是诺斯拉蒂领导的应用微流体与生物工程实验室 （AMB Lab），与墨尔本大学马鲁西奇教授 （Professor Ivan Marusic） 领导的流体力学研究群 （Fluid Mechanics Group） 合作的成果。诺斯拉蒂表示，精子鞭毛摆动产生的旋转流体，可能优化其在生殖道中的推进。真正迷人的是，这些螺旋状的流体印记如何附著于精子并同步旋转，增加额外推力。

理解精子如何与其流体环境互动，对于生殖科学至关重要。诺斯拉蒂教授指出，这些流体结构的大小和强度，可能影响精子与附近表面、其他精子，甚至是与卵子本身的交互作用。这项研究也拓展了诺斯拉蒂团队先前发表于《自然通讯》（Nature Communications）、关于精子在物体表面附近运动行为的成果。

此发现的意义不仅限于生育研究。诺斯拉蒂补充，这些视觉化结果有助于深入了解流体动力学，以及精子和其他微小游泳生物，例如细菌，如何在不同流体中移动和导航。这对于研究细菌如何附著于表面、感染如何扩散或生物膜 （biofilm） 如何形成等议题，都可能带来新的启发。