精子如何前进？它们能快速抵达目的地，是使用了秘密的螺旋动力

游动的精子是生命的前奏，它需要通过阴道、经过子宫、进入输卵管，最后才能与卵子结合，这个距离大概在15厘米左右。

精子本质上是一种人体细胞，而且还是最小的一类人体细胞，它的总长度大概在50至60微米之间，对于这么小的一个细胞而言，15厘米简直可以称得上是一场遥不可及的旅途，那么这么长的路程，精子是怎么游过去的呢？其实这个问题在过去一直是一个迷，我们只知道精子是依靠它的鞭毛，也就是后面那条小尾巴进行游动的，但仅仅依靠这条鞭毛，似乎又难以产生足够的动力。

精子从阴道进入输卵管的时间因人而异，但即便是最慢的精子，6个小时也足以抵达，而一些最快的家伙甚至只需要10分钟的时间就可以完成这次旅程。

这可真是令人吃惊，以精子的个头和那小小的鞭毛，理论上速度是不可能如此之快的。这一困扰了我们很久的问题，现在终于有了答案。在《Cell Reports Physical》杂志上发表的一项研究为我们揭开了这个谜题。来自莫那什大学和墨尔本大学的研究人员利用先进的成像技术分析了游动镜子周围的3D流体运动，发现一个游动的精子周围会出现多个旋涡，这些旋涡附着在细胞上，并同步围绕彼此旋转，正是这种流体运动极大地增强了精子的推进力。

上面的图像中显示出了精子周围流体运动的方式，能够清晰地看到精子周围紧紧附着着多个旋转的流体柱，这些旋转柱相互缠绕，形成了一种超扭曲结构，这种结构能够极大增强精子的运动。

如果你还是不太明白这种结构到底是如何提升精子运动能力的，那么你可以想象将一根橡皮筋扭成螺旋状，然后在此基础上再扭上一圈，如此就形成了一种超螺旋，当你将其放开之后，就会产生一股极大的动能，而精子的运动方式与之十分相像。

在成像仪下，精子就如同一个旋转的开瓶器，在超扭曲结构流体的推动下高速前进。

那么这些流体旋涡到底是如何产生的呢？其实关键还是在鞭毛上。一直以来人们都认为精子的鞭毛就如同蝌蚪的尾巴一样，是一种简单的运动器官，但实际上它的主要作用并不是直接产生动力。在精子游动时，鞭毛会进行一种独特的运动，研究人员称其为“鞭动运动”。

鞭毛的鞭动运动会使周围的液体产生漩涡状的水流，而这些又不是单纯的漩涡，它们会牢牢附着在精子的表面并同步旋转，从而为精子提供额外的动力。

在这股力量的推动下，成像仪下的精子会展现出明显与自身体型并不相符的运动速度。主持这项研究的诺斯拉蒂和团队中的其它研究人员表示，他们是第一个同时拍摄到精子尾部运动和其周围三维流场的人，这一发现向我们揭示了螺旋流模式是如何影响精子运动的。

此项研究有两方面重要的意义。

一方面精子的这种推进方式可能会影响精子与周围环境的相互作用，对生育研究具有重要意义，另一方面，精子的运动可能并不是一种孤立的现象。在微观世界中存在着很多微小的生命形式，比如细菌和病毒，它们也可能拥有和精子一样或相似的运动方式，通过研究精子的运动，可以扩展我们对于这些微生物运动方式研究的思路。除此之外，还可以帮助我们更好地理解流体动力学。