在受孕過程中，人類男性會釋放大約5500萬個精子，它們將為最終與卵子的結合展開競爭。截至目前，科學家對精子在追逐過程中復雜而有節律的運動模式還知之甚少。在一項新研究中，研究者為這種運動提出了一個數學方程，并表示這將為未來治療男性不育癥提供幫助。

來自英國約克大學、伯明翰大學、牛津大學和日本京都大學的研究者發現，精子的尾巴能表現出一種特有的節奏，推動精子向前運動，而頭部則向后方和側面擺動。

成功的受孕依賴精子在液體中的運動，但直至目前，這種運動的詳細情況還很難進行研究。“為了在顯微尺度下觀察精子如何在液體中獲得前進的推力，我們應用了先進的顯微高精確度技術，”約克大學數學系的Hermes Gadêlha博士說，“精子尾部拍打的節律數據被輸入一個計算機模型。該模型可以幫助我們了解這種運動所導致的液體流動模式。”

“我們用數值模擬來識別精子周圍的流動情況，但由于液體的組成非常復雜，這些數據在理解和使用上特別有挑戰性。在一份樣品中，我們可以找到大約5500萬個精子，因此可以想見模擬它們同時運動的難度有多大，”Hermes Gadêlha繼續說道，“我們希望得到一個數學方程式，可以簡化這一問題，并且更容易預測出大部分精子游動的情形。這將有助于我們了解為什么某些精子獲得成功，而其他精子最終失敗。”

通過分析精子的運動，研究者最終獲得了一個相對簡單的數學方程式。該方程式去掉了目前研究精子運動時需要的一些復雜而昂貴的計算機模擬。研究者發現，精子可以進行反向運動——比如頭部向后移動——使自己朝卵子游過去。精子的鞭狀尾巴具有特殊的節律，可以將頭部往后拉，并部分抵消掉因體型微小而產生的摩擦力。

“當科學家說精子抵達卵細胞的過程有多么不可思議時，情況確實如此，不過人體是一個非常精細的系統，可以確保對的細胞結合在一起，” Gadêlha博士說，“你會覺得精子的不穩定運動會使周圍液體流動受到非常隨機的影響，使周圍其他競爭的精子更難以保持方向，但事實上，你可以看到在精子周圍形成了很規則的液體流動模式。”

“這意味著，精子以一種非常協調的方式攪動周圍的液體，達到運動的目的，這與磁鐵周圍形成磁場并沒有太大的不同。因此，盡管液體的拉力使精子很難向前運動，但利用有節律的運動方式，只有極少被選中的精子能獲得前進的推力，” Gadêlha博士補充道。

目前，研究者希望生成一個模型，對更大數量的精子運動作出預測。他們還認為，這一模型將為未來男性不育癥的治療提供幫助。男性不育癥最常見的原因是精液質量過低。導致精液異常的可能原因包括少精、精子運動異常和異常精子等。

目前許多精液異常的病例還沒有很明確的解釋。有研究指出，陰囊溫度上升與精液質量下降之間存在聯系，但穿著寬松內褲能否改善不育癥狀，目前還無法確定。