北京
果蝇的体型不过一粒芝麻大小，成年雄性黑腹果蝇体长约两毫米，但它们的精子细胞也差不多是同样长度，光是精子尾部就占据绝大部分尺寸。这种尺寸对比放在人类尺度上，几乎是在口袋里塞进一副有线耳机——拿出来时往往缠成一团。但果蝇的精子并没有变成一团乱麻，它们靠着一种巧妙的集体运动维持着秩序。
相关研究今天发表在《自然·物理学》期刊上。研究人员发现，果蝇精子的长度约为人类精子的40倍，且数千个精子细胞被储存在雄性和雌性生殖系统内极度狭窄的空间里。其中一个是精囊——雄性在交配前存放精子的器官，尺寸仅有约200微米。相比之下，长达两毫米的精子细胞显得格外庞大。
那么问题就来了：这些活跃的精子细胞如何在狭小的生殖系统中组织并移动？论文共同作者、计算生物学中心的计算生物学家贾斯敏·伊姆兰·阿尔苏斯打了个比方：“现在想象把数千副耳塞塞进你的口袋。精子当然不同于被动缠绕的线材——它们是活的，会在长长的尾部产生弯曲波动。那么，数千条活跃的精子如何在生殖系统狭窄的空间里组织和移动？”
为了弄清雄性果蝇如何让这么多超长的精子保持有序，研究团队用荧光物质对精子的头部和尾部进行染色，并在高倍3D电子显微镜下观察。他们看到精子细胞虽然紧密堆积，但并非静止不动，而是产生集体运动。这些被称为“流动”的运动可以持续数小时，覆盖整个精囊。
伊姆兰·阿尔苏斯解释说，单个精子之间会彼此平滑地交错移动，其情形好比汽车在高速公路上沿着相反方向行驶。“每条精子都带着一条长尾巴，尾巴的移动速度和头部一样快，但所有尾部集合起来却以一种缓慢翻搅的方式共同流动。”她将这个画面进一步延伸——高速公路开始折叠弯曲，而路上的车辆继续朝相反方向疾驰。
研究团队认为，这种接触式互动产生的力，帮助精子的长尾在雄性和雌性生殖器官中避免缠绕。它们彼此推挤，让细胞结构保持紧绷状态，而不是变成一团糊状物。类似的高度密集排列系统在生物学中还有其他例子：比如一个细胞核内塞进了约六英尺长的DNA，又比如人类的大小肠加起来约三十英尺长，这些构造都面临着紧凑空间内的组织难题。
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