生命的诞生真的很伟大。精子是如何在广阔的子宫里遇到一个小卵子的?
想象一下,你和几亿人被囚禁在一个直径超过1000米的铁罐子里。没有空气,没有光,只有水。在罐子的某个角落,只有一个小孔可以通向外面。谁先找到这个小洞,谁就能逃出去。一旦有人成功逃脱,出口就会被封住,剩下的人就再也出不来了。更可怕的是,铁罐的形状一点都不规则,每个人只能带一个氧气瓶。?
这可怕的一幕并不是来自科幻电影,而是我们每个人都“经历过”的一场竞赛。铁罐子是母亲子宫的隐喻。我们每个人都曾经是亿万精子玩家中的一员,试图在母亲的子宫里找到卵子的出口。精子找到卵子的那一刻,就是我们生命开始的时刻。
人类的子宫看起来有点像一个倒放的梨,大约5厘米宽,7.5厘米长。子宫两侧各有两个宽约0.3毫米的开口,连接着一对输卵管,母亲的卵子会随机出现在其中一个输卵管的某处。要想逃离父亲的亿万精子,就得摸黑赶紧进入输卵管找卵子。
尽管许多科学家已经在内窥镜中观察到了精子的运动,但精子是如何在广阔的子宫中找到卵子的仍然不清楚,因为内窥镜能够探测到的范围只有几微米。为了找出这个问题,巴黎师范大学博士后杨静决定进行理论研究,建立了精子在子宫内运动的二维数学模型。
杨静假设精子的轨迹有点像桌上的弹珠。如果没有撞到边界,精子会以每秒75微米左右的速度直线游动。如果碰到边界,精子会随机弹开一个角度,然后继续直线游动。人体子宫和输卵管开口的二维模型。
经过大量的公式推导和数值模拟,杨静发现,在人类母亲子宫的二维模型中,精子随卵子进入输卵管的平均时间约为17小时,与之前的实验数据基本一致。而且,他们发现子宫的形状会严重影响精子逃逸的平均时间。在狭窄的子宫或扁平的子宫中,精子逃逸的平均时间相对较短。在圆形子宫中,精子逃逸的平均时间可能会延长数倍。