精子はウナギのように尾びれを左右に揺らすと考えられていたが、最新研究で前進しながら回転し、コマのように転がることが明らかになった。

新しい研究は、3世紀以上にわたる精子の運動理論に挑戦しています。顕微鏡下でヒトの精子は、卵子を受精させるために探しながら、尾びれが前後に揺れるウナギのように泳いでいるように見えます。しかし、精子がどのように動くか知っていますか？

350年間、精子はウナギのように尾びれを揺らして動くと考えられていました。しかし、研究はそれらが回転するコマのように前方へ転がることを示しています。

ヒト体内での泳ぎ

顕微鏡学の父と称されるオランダの科学者アントニー・ファン・レーウェンフックは、人間の精子を初めて間近に観察した人物です。ファン・レーウェンフックは1677年に新しく開発した顕微鏡を用いて精子を調べ、液体中に小さく揺れる細胞が満ちていることを初めて発見しました。

2次元顕微鏡は、精子の頭部が回転する間、尾びれが左右に揺れながら推進されていることを明らかにしました。この理解は、今後の343年間にわたってヒト精子の動きの説明として受け入れられました。

多くの科学者は、精子の尾びれの動きには非常に重要な3次元要素があると仮定していますが、現在まで信頼できる測定を行う技術がありませんでした。

イングランド・シェフィールド大学のアンドロロジー教授、アラン・ペイシー

ガデーリャとメキシコ国立自治大学の同僚は、ガデーリャによれば「“blue-sky exploration,”」から研究を始めました。彼らは三次元イメージング技術と1秒間に55,000フレームを撮影できる高速カメラを用いて、顕微鏡スライド上で泳ぐヒト精子を捉えました。

私たちが見つけたものは全く驚くべきことで、私たちの信念体系と完全に矛盾していました。

英国ブリストル大学の数学者、ヘルメス・ガデーリャ

精子の尾びれは左右に振れることはありませんでした。代わりに一方向にだけ打つことができました。この非対称な尾びれの動きから前進運動を抽出するために、精子の頭部は尾びれが回転するのと同時にジッタリと回転しました。頭部と尾びれの回転は、2つの異なる細胞メカニズムによって制御される別々の動きです、とガデーリャは述べています。その結果は、回転するカワウソやドリルビットが一緒になるときのように見えます。一方向の尾びれの動きは360度の回転で均等になり、前方推進に寄与します。

精子は泳いでいるわけではなく、液体にドリルで穴を開けているのです。

英国ブリストル大学の数学者、ヘルメス・ガデーリャ

(出典: Live Science)

歳差

技術的には、精子の動きは歳差と呼ばれ、軸の周りに回転しますが、その回転軸が変化します。惑星は太陽の周りを回る際にこれを行いますが、より身近な例としては、先端で回転しながら揺れ、床の上で踊るように動く独楽があります。

精子が卵子へ向かう旅路では、今回の研究で観察された液滴よりもはるかに複雑な環境を泳がなければならないことに注意が必要です。女性の体内では、子宮頸部の非常に粘性の高い狭いチャネルや、卵管の波打つ細胞壁を泳ぎ、さらに筋肉の収縮や（繊毛と呼ばれる細胞の先端が揺れ動くことによって）逆方向に押し流される液体にも対処しなければなりません。しかし、もし精子が実際に前進し続けることができるのであれば、精子がこの過酷なコースをどのように乗り越えて卵子に到達し、内部に入ることができるかを、はるかに明瞭にイメージできるようになりました。

アラン・ペイシー、イングランド・シェフィールド大学の男性学（アンドロロジー）教授

ガデーリャによれば、精子の運動性、すなわち精子が動く能力は、男性の不妊を評価する際に不妊治療医が考慮する重要な指標の一つです。現在のところ、精子の頭部の回転はこれらの指標には含まれていませんが、さらなる研究によりこの回転を妨げる欠陥が明らかになり、結果として精子の運動が阻害される可能性があります。

ペイシーによれば、不妊クリニックは2D顕微鏡を使用しており、3D顕微鏡が分析に有益かどうかを判断するためにはさらなる研究が必要です。

確かに、どのような3Dアプローチでも臨床的価値を持つためには迅速で低コスト、かつ自動化されている必要があります。しかし、これに関わらず、本論文は間違いなく正しい方向への一歩です。

ヘルメス・ガデーリャ、イギリス・ブリストル大学の数学者

(出典： Live Science)