精子如何前進？它們能快速抵達目的地，是使用了秘密的螺旋動力

游動的精子是生命的前奏，它需要通過陰道、經過子宮、進入輸卵管，最后才能與卵子結合，這個距離大概在15厘米左右。

精子本質上是一種人體細胞，而且還是最小的一類人體細胞，它的總長度大概在50至60微米之間，對于這么小的一個細胞而言，15厘米簡直可以稱得上是一場遙不可及的旅途，那么這么長的路程，精子是怎么游過去的呢？其實這個問題在過去一直是一個迷，我們只知道精子是依靠它的鞭毛，也就是后面那條小尾巴進行游動的，但僅僅依靠這條鞭毛，似乎又難以產生足夠的動力。

精子從陰道進入輸卵管的時間因人而異，但即便是最慢的精子，6個小時也足以抵達，而一些最快的家伙甚至只需要10分鐘的時間就可以完成這次旅程。

這可真是令人吃驚，以精子的個頭和那小小的鞭毛，理論上速度是不可能如此之快的。這一困擾了我們很久的問題，現在終于有了答案。在《Cell Reports Physical》雜志上發表的一項研究為我們揭開了這個謎題。來自莫那什大學和墨爾本大學的研究人員利用先進的成像技術分析了游動鏡子周圍的3D流體運動，發現一個游動的精子周圍會出現多個旋渦，這些旋渦附著在細胞上，并同步圍繞彼此旋轉，正是這種流體運動極大地增強了精子的推進力。

上面的圖像中顯示出了精子周圍流體運動的方式，能夠清晰地看到精子周圍緊緊附著著多個旋轉的流體柱，這些旋轉柱相互纏繞，形成了一種超扭曲結構，這種結構能夠極大增強精子的運動。

如果你還是不太明白這種結構到底是如何提升精子運動能力的，那么你可以想象將一根橡皮筋扭成螺旋狀，然后在此基礎上再扭上一圈，如此就形成了一種超螺旋，當你將其放開之后，就會產生一股極大的動能，而精子的運動方式與之十分相像。

在成像儀下，精子就如同一個旋轉的開瓶器，在超扭曲結構流體的推動下高速前進。

那么這些流體旋渦到底是如何產生的呢？其實關鍵還是在鞭毛上。一直以來人們都認為精子的鞭毛就如同蝌蚪的尾巴一樣，是一種簡單的運動器官，但實際上它的主要作用并不是直接產生動力。在精子游動時，鞭毛會進行一種獨特的運動，研究人員稱其為“鞭動運動”。

鞭毛的鞭動運動會使周圍的液體產生漩渦狀的水流，而這些又不是單純的漩渦，它們會牢牢附著在精子的表面并同步旋轉，從而為精子提供額外的動力。

在這股力量的推動下，成像儀下的精子會展現出明顯與自身體型并不相符的運動速度。主持這項研究的諾斯拉蒂和團隊中的其它研究人員表示，他們是第一個同時拍攝到精子尾部運動和其周圍三維流場的人，這一發現向我們揭示了螺旋流模式是如何影響精子運動的。

此項研究有兩方面重要的意義。

一方面精子的這種推進方式可能會影響精子與周圍環境的相互作用，對生育研究具有重要意義，另一方面，精子的運動可能并不是一種孤立的現象。在微觀世界中存在著很多微小的生命形式，比如細菌和病毒，它們也可能擁有和精子一樣或相似的運動方式，通過研究精子的運動，可以擴展我們對于這些微生物運動方式研究的思路。除此之外，還可以幫助我們更好地理解流體動力學。