精子為什麼能遊動？它是獨立的生命體嗎？

【來自果殼網：精子到底怎麼游？】

眾所周知，在細胞的尺度上，精子可以說是游泳冠軍，對科學家來說，粗略觀察精子游泳一點都不難，但想仔細地研究精子遊動的細節卻不是件容易的事。因為精子像閃電俠那樣神龍見首不見尾——如果不算尾巴的話，人的精子身長只有4-5微米，必須要用高倍數的顯微鏡放大了看才能看清它的模樣；但精子先生每秒卻可以移動幾十倍於自身體長的距離，高倍的鏡頭壓根跟不上精子先生的速度，更別說分析它運動的姿態了。

難道我們只能永遠霧裡看花地看精子先生嗎？科學家們自然不會答應。發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上的一篇論文里 ，加州大學洛杉磯分校的蘇亭偉等三人發明了一種全息影像技術，終於成功弄清了精子先生的移動方式。

這種技術摒棄了傳統的顯微鏡鏡頭，而是將含有精子的樣品放置在一塊小晶元上。在晶元的正上方，一個紅色的LED燈將光照向精子，並在晶元上留下每個精子水平移動時頭部的陰影。與此同時，另一個藍色的LED燈則以不同的角度照向精子，使精子垂直移動時產生的陰影也得以被晶元記錄 （圖1）。

圖1. 左圖為全息影像系統的示意圖，右圖為重組的1575個精子運動的3D模型圖。不同的顏色代表同一個精子頭部處於這個位置時的時間。

蘇亭偉等發現精子先生們雖然都是搖動著小尾巴前進，但前進的具體形式卻又可被細分為4種。其中大約有超過90%的精子採取的是普通前進方式：這些精子以極快的速度前進（每秒140微米，近自己身長的40倍）。在前進時，它們也會偶爾像醉漢一樣左右搖晃。比較文藝的精子先生則能走成一個非常完美的螺旋型，但文藝畢竟是稀缺貨，這類精子先生也只佔了全體精子的4%-5%左右。在剩下的精子先生中，有一些走得非常狂野，喜歡橫衝直撞；而另一些則東施效顰，走法介於文藝型和狂野型之間，不倫不類 （圖2）。

圖2. 精子四種不同的運動方式。小圖為頂視圖。

雖然我們成功觀察到了精子先生游泳的姿態，但卻留下了更多的問題：為什麼精子先生會採用4種不同的走路方式？這些方式背後的機理何在？對於精子先生的活性又有什麼影響？想要讀懂精子先生仍然需要更多的努力。不過目前學界對這項不用顯微鏡的觀察技術也很是興奮，研究精子先生的無疑多了一項利器，需要看清其他微觀物體的實驗室也有了新的研究思路。「下一步？我們要看清精子先生的小尾巴！」蘇亭偉的導師如是說。

參考資料：

High-throughput lensfree 3D tracking of human sperms reveals rare statistics of helical trajectories Su, T.-W., Xue, L. Ozcan, A. Proc. Natl Acad. Sci USA, 2012

細胞，一種配子

即是動物的生殖細胞的一種

細胞質高度退化

只有線粒體提供能量

它的作用與半個正常細胞核類似