ปลายหางของอสุจิเป็นรูปทรงเกลียว - National Geographic Thailand

ปลายหางของอสุจิเป็นรูปทรงเกลียว

ปลายหางของอสุจิเป็นรูปทรงเกลียว

เราทุกคนรู้กันดีว่าสเปิร์มหรืออสุจิคือเซลล์สืบพันธุ์ของมนุษย์เพศชาย พวกมันมีลักษณะคล้ายกับลูกอ๊อดตัวโปร่งแสงที่ประกอบด้วยส่วนหัว, ส่วนลำตัว และหางยาวซึ่งใช้ในการแหวกว่ายเข้าไปหาไข่ ภายในเวลา 1 วินาทีร่างกายของมนุษย์ผู้ชายสามารถผลิตสเปิร์มได้ 1,500 ตัว และในการหลั่งแต่ละครั้งจะปลดปล่อยสเปิร์มมากถึง  250 ล้านตัวเลยทีเดียว

แม้ว่าองค์ความรู้เกี่ยวกับกระบวนการสืบพันธุ์ นักวิทยาศาสตร์จะทราบกับดีอยู่แล้ว แต่ทว่าโครงสร้างของเซลล์สืบพันธุ์นั้นกลับยังไม่ได้ถูกศึกษาอย่างละเอียดเท่าใด

ด้วยเทคโนโลยีใหม่ที่เรียกว่า Cryogenic electron tomography (Cryo-ET) หรือกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบแช่แข็ง นวัตกรรมนี้สามารถซูมภาพเข้าไปยังเซลล์และให้ผลลัพธ์ที่เป็นภาพสามมิติออกมาได้ เทคโนโลยีใหม่นี้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีประจำปี 2017 ไปครอง ซึ่ง Davide Zabeo นักศึกษาปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยกอเทนเบิร์กในสวีเดน และทีมงานวิจัยของเขาได้นำ Cryo-ET มาทดลองใช้กับอสุจิของมนุษย์

ผลการวิจัยถูกแผยแพร่ลงในวารสาร Scientific Reports จากกล้องจุลทรรศน์เผยให้เห็นว่าที่ปลายหางของอสุจินั้นมีเซลล์รูปร่างเป็นขดเกลียวที่หมุนวนไปทางซ้ายมือ ซึ่งเป็นข้อมูลใหม่ที่ไม่เคยพบมาก่อน การค้นพบครั้งนี้อาจช่วยฉายภาพให้เห็นว่าเหตุใดอสุจิบางตัวจึงว่ายเข้าหาไข่ได้รวดเร็วกว่าอสุจิตัวอื่น และอาจนำไปสู่การพัฒนายาที่ช่วยแก้ไขปัญหาให้แก่ผู้ชายที่มีบุตรยากตลอดจนาคุมกำเนิดที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

Cryogenic electron tomography คือการรวมเทคโนโลยีกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเข้ากับ CT สแกน ตัวอย่างที่นำมาสแกนก็เช่น เซลล์, เนื้อเยื่อ หรือชิ้นส่วนอวัยวะต่างๆ ซึ่งจะมาในรูปแบบของการแช่แข็ง เพื่อช่วยให้เนื้อเยื่อนั้นๆ ยังคงสภาพเดิมได้มากที่สุดใกล้เคียงกับธรรมชาติ  “เราจะได้ภาพที่ดีที่สุดของเซลล์ในขณะที่มันยังมีชีวิต”  Gary Morgan ผู้ร่วมวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคโลราโดกล่าว และผลที่ได้ก็คือภาพสามมิติของเซลล์นั้นๆ

ปกติแล้วเซลล์จะมีความบางมากเกินไปที่จะตรวจหาผลลัพธ์เป็นภาพสามมิติ แต่ด้วยเทคโนโลยี Cryo-CT หางของสเปิร์มสามารถตรวจสอบได้ด้วยเทคโนโลยีดังกล่าว ก่อนหน้านี้เซลล์อสุจิเคยถูกวิจัยเป็นภาพสามมิติมาแล้วในปี 2012 ผลการวิจัยพบว่าส่วนใหญ่แล้วเซลล์อสุจิเคลื่อนที่ในทิศทางตรง มีบ้างที่เคลื่อนที่เป็นวิถีโค้ง และทั้งหมดว่ายวนไปมาตลอดเวลา

อสุจิ
โครงสร้างรูปเกลียวที่ไม่เคยพบมาก่อนของปลายหางอสุจิ
ภาพโดย มหาวิทยาลัยกอเทนเบิร์ก

สำหรับส่วนหางของสเปิร์มนั้นประกอบด้วยสามส่วนด้วยกัน ตอนบนมีกลุ่มไมโทคอนเดรียที่ใช้เป็นพลังงานเคลื่อนที่ของอสุจิ ตอนกลางประกอบด้วยไมโครทูบูลและส่วนปลายซึ่งมีขนาดเพียง 1 ใน 10 ของความยาวหางทั้งหมด ทีมนักวิจัยพบว่ามันมีเซลล์โครงสร้างรูปเกลียวที่หมุนวนไปทางซ้ายมือ

ณ ตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์เองก็ยังไม่เข้าใจถ่องแท้ว่าเหตุใดสเปิร์มถึงมีปลายหางเป็นรูปเกลียว แต่พวกเขามีทฤษฎีบางอย่าง โครงสร้างเกลียวน่าจะทำหน้าที่เป็นเหมือนจุกก๊อกกั้นไม่ให้เซลล์ไมโครทูบูลภายในเติบโตหรือหดตัว ทั้งยังช่วยเพิ่มพลังในการว่ายเข้าหาเซลล์ไข่ในการสืบพันธุ์อีกด้วย

หากทีมนักวิจัยพบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงสร้างหางรูปเกลียว พวกเขาจะศึกษาต่อได้ว่าโครงสร้างนี้มีส่วนช่วยให้อสุจิว่ายเข้าหาไข่ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นอย่างไร และในท้ายที่สุดอาจนำไปสู่การช่วยแก้ไขปัญหาแก่บรรดาผู้ชายที่มีบุตรยาก และด้วยการศึกษาวิจัยเพิ่มเติมนักวิทยาศาสตร์อาจพบกุญแจที่เชื่อมโยงกันระหว่างการมีบุตรยากกับโครงสร้างปลายหางรูปเกลียวของอสุจิ

ผลการศึกษาเหล่านี้จะนำไปสู่การผลิตยาในอนาคตที่จะช่วยแก้ไขภาวะมีบุตรยากได้ ตลอดจนพัฒนาวิธีการคุมกำเนิดในรูปแบบใหม่  “สิ่งเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเราเรียนรู้เพิ่มเติมกันได้มากแค่ไหนจากเทคโนโลยีเหล่านี้”  Zabeo กล่าวเสริม

เรื่อง Elaina Zachos

 

อ่านเพิ่มเติม

ปะการังผสมพันธุ์เพียงหนึ่งครั้งต่อปี

เรื่องแนะนำ

การเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิต

การเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิต แต่ละชนิดแตกต่างกันออกไป ตามโครงสร้างทางสรีรวิทยาและวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ไม่ว่าจะเป็นการเคลื่อนที่เข้าหาสิ่งเร้า (Stimuli) เพื่อตอบสนองต่อปัจจัยที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิต เช่น แหล่งอาหาร แหล่งน้ำ แหล่งที่อยู่อาศัย แหล่งสืบพันธุ์ และการเคลื่อนที่ออกห่างเพื่อหลีกหนีภัยอันตราย เช่น ศัตรูตามธรรมชาติ สารเคมี และความร้อน เป็นต้น การเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิต สามารถจำแนกออกเป็น 4 กลุ่ม ตามโครงสร้างทางสรีรวิทยาของสิ่งมีชีวิต ดังนี้ การเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวและสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ในอาณาจักรโพรทิสตา (Kingdom Protista) คือ สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่ไม่มีระบบเนื้อเยื่อและโครงกระดูกเหมือนสัตว์ชั้นสูงชนิดอื่น ๆ ดังนั้น การเคลื่อนไหวที่เกิดขึ้นจึงจำเป็นต้องอาศัยโครงร่างค้ำจุนภายในเซลล์ที่เรียกว่า “ไซโทสเกเลตอน” (Cytoskeleton) ซึ่งประกอบด้วยเส้นใยโปรตีนจำนวนมาก เช่น ไมโครฟิลาเมนท์ (Microfilament) ที่ประกอบขึ้นจากโปรตีน 2 ชนิด ได้แก่ แอคติน (Actin) และไมโอซิน (Myosin) ทำหน้าที่คงรูปร่างไปพร้อมกับการกำหนดลักษณะการเคลื่อนไหว   การเคลื่อนที่ของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว มี 2 ลักษณะ คือ การเคลื่อนไหวโดยอาศัยการไหลของไซโทพลาซึม หมายถึง […]

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลสูญเสียยีนชนิดหนึ่งไป

ยีน PON1 ที่ช่วยป้องกันร่างกายจากสารพิษได้สูญหายไปในบรรดาสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเล เพราะเหตุผลบางประการ แตกต่างจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบนบกที่ยังคงมียีนนี้อยู่ ทว่าการปนเปื้อนของแหล่งน้ำในปัจจุบันกำลังสร้างความกังวลให้แก่นักวิทยาศาสตร์

กลายร่างเป็นหิน

เรื่อง ไมเคิล เกรชโค ภาพถ่าย โรเบิร์ต คลาร์ก วันที่ 21 มีนาคม ปี 2011 ชอว์น ฟังก์ พนักงานควบคุมเครื่องจักรขนาดใหญ่ กำลังขุดดิน โดยไม่ได้เฉลียวใจเลยว่า อีกไม่ช้าเขาจะได้พบกับมังกร วันจันทร์นั้นเริ่มต้นเหมือนวันอื่นๆที่เหมืองมิลเลนเนียม เหมืองเปิดขนาดยักษ์ ห่างจากเมืองฟอร์ตแมกเมอร์เรย์ รัฐแอลเบอร์ตา ประเทศแคนาดา ไปทางเหนือราว 27 กิโลเมตร ดำเนินงานโดยบริษัทพลังงานชื่อซันคอร์ ในช่วง 12 ปีของ การทำงาน ฟังก์เคยพบไม้กลายเป็นฟอสซิล และบางครั้งก็ตอไม้กลายเป็นหิน แต่ไม่เคยพบซากสัตว์เลย ส่วนซากไดโนเสาร์นั้นยิ่งไม่ต้องพูดถึง แต่ราวบ่ายโมงครึ่ง มือขุดของรถขุดดินตักอะไรได้บางอย่างที่แข็งกว่าหินในบริเวณนั้นมาก ก้อนสีแปลกๆหลุดออกจากดินที่ขุด กลิ้งหลุนๆลงไปยังคันดินเบื้องล่าง ภายในไม่กี่นาที ฟังก์กับหัวหน้าของเขาชื่อ ไมก์ แกรตตัน เริ่มสงสัยว่าก้อนหิน  สีน้ำตาลเข้มเหล่านั้นเป็นเศษไม้ที่กลายเป็นฟอสซิลหรือเป็นซี่โครงกันแน่ “ทันใดนั้นไมก์พูดประมาณว่า ‘เราต้องเอานี่ไปตรวจดูซะหน่อยแล้ว’ ” ฟังก์เล่าไว้ในการสัมภาษณ์ครั้งหนึ่งเมื่อปี 2011 “เป็นอะไรที่เราไม่เคยเห็นมาก่อนอย่างแน่นอนครับ” เกือบหกปีต่อมา ผมไปเยือนห้องปฏิบัติการเตรียมฟอสซิลที่พิพิธภัณฑ์รอยัลไทร์เรลล์ ซึ่งตั้งอยู่ในบริเวณภูมิประเทศแบดแลนด์ที่ลมพัดจัดของรัฐแอลเบอร์ตา ผมสนใจกองหินหนัก 1.1 […]

เจาะลึกโควิด-19 สายพันธุ์ เดลตา ไวรัสสุดอันตรายที่ทั่วโลกยากจะรับมือ

รายงานฉบับใหม่เผยว่ามีเพียงการได้รับวัคซีนโควิด-19 ครบสองโดส จึงสามารถป้องกันไวรัสโควิด – 19 สายพันธุ์ เดลตา ซึ่งกำลังระบาดอย่างหนักในสหรัฐอเมริกา สหราชอาณาจักร และอีกหลายสิบประเทศได้ ประชากรในสหรัฐฯ ได้รับวัคซีนโควิด-19 ครบสองโดส เพียงร้อยละ 48 ในขณะที่ประเทศอื่น ๆ ต่างดิ้นรนจัดหาวัคซีน ผู้เชี่ยวชาญด้านสาธารณะสุขต่างกังวลว่า โควิด – 19 สายพันธุ์ เดลตา ซึ่งอันตรายที่สุดและแพร่ระบาดได้เร็วที่สุดในขณะนี้ จะทำให้มีผู้ที่ติดเชื้อและมีผู้เสียชีวิตมากที่สุดทั้งในสหรัฐฯ และทั่วโลก โควิด-19 สายพันธุ์ เดลตา ตรวจพบครั้งแรกที่ประเทศอินเดีย และแพร่ระบาดภายทั้งในและนอกประเทศ มากกว่า 90 ประเทศ โดยพบผู้ติดเชื้อมากในอินเดีย สหราชอาณาจักร รัสเซีย อิสราเอล สิงคโปร์ และอีกกว่า 12 ประเทศ สายพันธุ์เดลตามีอัตราการแพร่กระจายมากกว่าสายพันธุ์อัลฟา ที่มีการตรวจพบครั้งแรกในอังกฤษ มากถึงร้อยละ 60 “นี่เป็นสายพันธุ์ที่แพร่กระจายเป็นวงกว้างได้อย่างรวดเร็ว มันเป็นปัญหามากเลยละครับ” เอริก โทโพล ผู้ก่อตั้งและผู้อำนวยการของสถาบัน  Scripps Research Translational […]