在受孕过程中，人类男性会释放大约5500万个精子，它们将为最终与卵子的结合展开竞争。截至目前，科学家对精子在追逐过程中复杂而有节律的运动模式还知之甚少。在一项新研究中，研究者为这种运动提出了一个数学方程，并表示这将为未来治疗男性不育症提供帮助。
来自英国约克大学、伯明翰大学、牛津大学和日本京都大学的研究者发现，精子的尾巴能表现出一种特有的节奏，推动精子向前运动，而头部则向后方和侧面摆动。
成功的受孕依赖精子在液体中的运动，但直至目前，这种运动的详细情况还很难进行研究。“为了在显微尺度下观察精子如何在液体中获得前进的推力，我们应用了先进的显微高精确度技术，”约克大学数学系的Hermes Gadêlha博士说，“精子尾部拍打的节律数据被输入一个计算机模型。该模型可以帮助我们了解这种运动所导致的液体流动模式。”
“我们用数值模拟来识别精子周围的流动情况，但由于液体的组成非常复杂，这些数据在理解和使用上特别有挑战性。在一份样品中，我们可以找到大约5500万个精子，因此可以想见模拟它们同时运动的难度有多大，”Hermes Gadêlha继续说道，“我们希望得到一个数学方程式，可以简化这一问题，并且更容易预测出大部分精子游动的情形。这将有助于我们了解为什么某些精子获得成功，而其他精子最终失败。”
通过分析精子的运动，研究者最终获得了一个相对简单的数学方程式。该方程式去掉了目前研究精子运动时需要的一些复杂而昂贵的计算机模拟。研究者发现，精子可以进行反向运动——比如头部向后移动——使自己朝卵子游过去。精子的鞭状尾巴具有特殊的节律，可以将头部往后拉，并部分抵消掉因体型微小而产生的摩擦力。
“当科学家说精子抵达卵细胞的过程有多么不可思议时，情况确实如此，不过人体是一个非常精细的系统，可以确保对的细胞结合在一起，” Gadêlha博士说，“你会觉得精子的不稳定运动会使周围液体流动受到非常随机的影响，使周围其他竞争的精子更难以保持方向，但事实上，你可以看到在精子周围形成了很规则的液体流动模式。”
“这意味着，精子以一种非常协调的方式搅动周围的液体，达到运动的目的，这与磁铁周围形成磁场并没有太大的不同。因此，尽管液体的拉力使精子很难向前运动，但利用有节律的运动方式，只有极少被选中的精子能获得前进的推力，” Gadêlha博士补充道。
目前，研究者希望生成一个模型，对更大数量的精子运动作出预测。他们还认为，这一模型将为未来男性不育症的治疗提供帮助。男性不育症最常见的原因是精液质量过低。导致精液异常的可能原因包括少精、精子运动异常和异常精子等。
目前许多精液异常的病例还没有很明确的解释。有研究指出，阴囊温度上升与精液质量下降之间存在联系，但穿着宽松内裤能否改善不育症状，目前还无法确定。
