精子怎么知道卵子在哪儿?靠瞎撞
果壳网04-17

 

刚刚结束的菠萝科学奖专门表彰那些好笑又严肃的科学研究。今年的数学奖颁给巴黎高等师范学院的杨靖团队,他们建立了严谨的数学模型来模拟茫茫 " 人 " 海中,一颗精子如何与卵子相遇

饥饿游戏我是咋赢的来着?

试想,你和几亿个人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,只有一个小口子能通向外面,谁先找到这个小口子谁就能逃出去。一旦有人成功逃生,出口就会被封起来,剩下的人永远也不可能再出去了。

更可怕的是,铁罐的形状一点儿也不规则,而且,每个人只能携带一个氧气瓶。

图片来源:Youtube

这个可怕的场景并不是来自科幻电影,而是我们每个人都曾经 " 经历过 " 的一场竞赛。

铁罐子比喻的是母亲的子宫,我们每个人都曾经 " 是 " 数亿个精子选手中的一员,在母亲的子宫里努力寻找通向卵子的出口。

精子找到卵子的那一刻,便是我们生命开始的那一刻。

图片来源:123RF 正版图片库

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 毫米宽的开口,连接着一对输卵管,母亲的卵子会随机地出现在其中一条输卵管的某个地方。

要想从父亲的几亿个精子中脱颖而出逃出生天,你就得摸着黑迅速进入输卵管,找到那颗卵子。

" 来玩捉迷藏呀。" 图片来源:i heart guts

虽然有许多科学家在内窥镜中观察过精子的运动,但人们都还不清楚精子在茫茫子宫中到底是如何找到卵子的,因为内窥镜能探测的范围只有区区几微米。

为了搞清楚这个问题,巴黎高等师范博士后杨靖决定从理论上开展研究,建立了精子在子宫中运动的二维数学模型。

瞎撞十几个小时,总能找到

经过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型中,精子进入有卵子的那条输卵管的平均时间大约是 17 个小时,这跟先前的实验数据基本一致。

并且,他们发现,子宫的形状会严重影响精子逃生的平均时间。在狭长的子宫或者扁平的子宫中,精子逃生的平均时间比较短。在圆形的子宫中,精子逃生的平均时间可能会延长好几倍。

杨靖假设,精子的运动轨迹有点儿像台球桌上的台球。如果没有撞到边界,精子就会以大约每秒 75 微米的速度沿着一条直线游动。如果撞到边界,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。

精子寻找卵子的过程在动物的繁衍中扮演着重要的进化意义。有数据显示,西方男子的精子数量一直在下降。在过去的 40 年中这个数据发生了腰斩。精子浓度下降到 25% 时,就可能导致不孕不育症。因此,研究精子寻找卵子的数学理论有着重要的现实意义。

人类精准化投胎的量化如此重要,必须把 2018 年菠萝科学奖数学奖授予他们。

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评论
Leon9099
04-17
这不公平!体能最好的选手,随机跑错方向了,反而被一个体能差的选手,误打误撞夺去了奖牌!
nicckan
04-21
还记得某次马拉松第二名带着后面的小弟们跑错路了[流口水][流口水][流口水][流口水]
好人士微
04-17
我不信。小编让我试试呢
THE GREAT 越溪寒
04-21
活跃程度加机会而已 毕竟跑得慢 连瞎撞进去的机会都没有 跑得快没有运气 瞎撞也没用
第九只兔子
04-21
全是靠运气[鄙视]
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