研究人员已经发现了什么使人类精子有能力在卵子受精的竞赛中取得成功。

来自约克大学和牛津大学的研究人员发现，覆盖人类精子尾部的加强外层使他们有能力制造突破宫颈粘液屏障所需的强大节奏性中风。500万精子中只有大约15个能够通过危险的旅程使卵子受精，能够穿过生殖道，宫颈粘液比水厚一百倍，成为自然界最艰难的挑战之一。

这些发现可以在IVF诊所中产生更好的精子选择方法，最适合的精子在更接近模仿自然的条件下被识别出来。英国有350万人受到生育问题的影响，选择体外受精的夫妇平均花费20,000英镑。来自约克大学数学系的HermesGadêlha博士说：“我们仍然不完全了解如何，但精子的游泳能力可能与遗传完整性有关。宫颈粘液构成了该过程的一部分。女性的身体确保只有最好的游泳者才能使它成为鸡蛋。

“在精子选择过程中，IVF诊所目前不使用高粘性液体来测试最好的精子，因为直到现在还不完全清楚这是否重要。我们的研究表明，需要更多的临床试验和研究来探索选择用于IVF治疗的精子时，这种自然环境因素的影响。“精子尾巴 - 或鞭毛 - 非常复杂，只测量头发的长度。

研究人员使用虚拟精子模型来比较人体和其他哺乳动物的精子尾部，这些精子在体内受精;来自海胆的精子，通过将精子释放到海水中而在体外受精。

虽然海胆和人类精子的尾巴具有相同的弯曲内核，但研究表明哺乳动物的精子尾部可能已经进化出一层加强外层，使它们具有克服厚液体所需的额外强度和稳定性的确切数量。他们在内部受精中遇到障碍。

研究人员使用虚拟模型来添加和去除不同物种中鞭毛的特征，以便识别它们的功能。他们测试了虚拟海胆样精子在液体中像宫颈粘液一样粘稠的能力，并发现它们的尾巴在压力下迅速弯曲，使它们无法向前推进。

另一方面，人体精子在像水一样的低粘度液体中疯狂地晃动，但在较浓的液体中，它们开始以强大的节奏波游动。Gadêlha博士补充说：“使用虚拟精子，我们能够看到哺乳动物的精子是如何特别适合在较厚的液体中游动的。我们不知道首先是哪种适应 - 较强的精子或宫颈粘液，或者它们是否共同进化 - 但在自然界中没有任何东西是偶然的，而且由于数百万年的进化压力，物种的繁殖所需的精确度已经增加。

由于没有中枢神经系统来决定如何移动以及何时控制精子运动仍然是一个科学的谜团。

“我们知道，就像我们的手臂和腿一样，精子有微小的肌肉，让它们的尾巴弯曲 - 但没有人知道它是如何在尾部内以纳米尺度精心打造的，”Gadêlha博士说。

“精子是自组织运动的一个大体，似乎是自动发生的，也许是因为许多机制的复杂组合在起作用。”