果蝇精子的长尾巴为何不打结
发布时间: 2026-07-06 11:17:27
《自然-物理》6月22日发表的一项研究显示，雄性果蝇产生的巨型精子在体内会自发组织成一种排列紧密、高度动态的活体物质，从而防止数千个精子细胞在狭小空间内打结或缠绕。该发现表明，精子之间的集体物理相互作用使其能够保持活动能力。
有些动物产生的精子相对于其体型而言可谓格外的长。一只成年雄性黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）体长约两毫米，大约与一粒芝麻籽大小相当。然而，单个果蝇精子的长度却与雄蝇体长大致相当，其中鞭毛（尾部）占据了大部分长度。成千上万个这样的精子被储存在雄性和雌性生殖系统的狭小空间中，其中也包括精囊，这是雄性在交配前储存精子的器官，大小约为200微米。
尽管人们已广泛研究了精子尺寸如此极端背后的演化原因，但关于将这些细长且活跃的细胞紧密排列并储存所面临的物理挑战，目前所知甚少。
在这篇论文中，美国纽约市熨斗研究院的Michael Shelley和同事研究了果蝇精子在精囊内的组织方式及运动机制。通过高分辨率三维电子显微镜和活体荧光成像技术，他们发现精子在数十微米的范围内呈高密度排列并相互对齐。这些密集排列的精子并非静止不动，而是会产生贯穿整个器官且持续数小时的集体流动。尽管孤立的果蝇精子运动非常微弱，但密集集合体中的单个精子能够沿着共同的排列方向滑过邻近精子，从而快速移动。
通过建模，作者推测这些精子是利用尾部产生微小的弯曲波，推动朝相反方向移动的尾部来前进。作者认为，这些力有助于防止精子相对较长的尾部在雄性和雌性生殖器官中缠结。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41567-026-03305-4
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