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

รู้ได้อย่างไรว่าลิงตัวไหนอยากกัดคุณ?

เรื่อง ซาร่า กิบเบนส์ ด้วยความที่เป็นญาติใกล้ชิดที่สุดของมนุษย์ ไพรเมตบางชนิดมีพฤติกรรมที่คล้ายคลึงกับพวกเรา อย่างไรก็ตามการแปลความหมายที่เกิดขึ้นของสีหน้านั้น อาจนำไปสู่ความเข้าใจผิด และนำมาซึ่งภัยคุกคามต่อทั้งมนุษย์ และลิงได้ ผลการศึกษาใหม่จากมหาวิทยาลัยลินคอล์นพบว่า ยิ่งมนุษย์พยายามที่จะเดาความหมาย ของท่าทางที่ลิงบาร์บารี หรือลิงกังแสดงออกมามากเท่าไหร่ พวกเขาก็ยิ่งคาดเดาได้ผิดมากเท่านั้น โดย Laëtitia Maréchal หนึ่งในผู้วิจัย เชื่อว่าสาเหตุเป็นเพราะมนุษย์เราตีความท่าทางของสัตว์เอาโดยใช้ลักษณะของมนุษย์เองเป็นหลัก “บรรดานักท่องเที่ยวมักชอบคิดว่าท่าทางที่ลิงกังแสดงออกมานั้น พวกมันกำลังส่งจูบอยู่ และพวกเขาก็ส่งจูบกลับเป็นการตอบสนอง”เธอกล่าว ซึ่งในทางกลับกันท่าทางดังกล่าวเป็นสัญญาณเตือนจากพวกมันไม่ให้มนุษย์เข้ามาใกล้ ในการศึกษาเธอแบ่งผู้เข้าร่วมการทดลองทางออนไลน์ออกเป็น 3 กลุ่ม หนึ่งคือกลุ่มคนที่เคยทำงานร่วมกับสัตว์มาก่อนเป็นเวลาอย่างน้อย 2 เดือน สองคือกลุ่มคนที่เคยชมภาพถ่ายการแสดงสีหน้าของลิงมาก่อน และสุดท้ายกลุ่มที่ไม่เคยพบเห็นลิงตัวเป็นๆมาก่อนในชีวิต หลังให้พวกเขาชมภาพถ่าย ผลการศึกษาพบว่าผู้เข้าร่วมทุกคนนั้นตีความสัญญาณที่ส่งออกมาผิดพลาด กลุ่มที่มีความเชี่ยวชาญและทำงานร่วมกับสัตว์นั้น มีอัตราความผิดพลาดไม่เกิน 7% ในกลุ่มที่สองที่เคยชมภาพนั้นความผิดพลาดอยู่ที่ 20%และกลุ่มสุดท้ายผิดพลาดสูงถึง 40% นอกจากนั้น Maréchal ยังระบุว่าในการตีความไพรเมตอื่นๆอย่าง อุรังอุตัง และชิมแปนซี มนุษย์ก็มักจะตีความผิดในทำนองเดียวกัน “ถ้าลิงทำสีหน้าที่ดูเหมือนยิ้ม นั้นแปลว่ามันกำลังไม่ไว้วางใจ” เธอกล่าว “คุณอาจจะเคยเห็นภาพของลิงชิมแปนซียิ้มบนการ์ดวันเกิดแต่จริงๆแล้วมันคือสีหน้าของความทุกข์ตรม” ทั้งนี้ทางคณะนักวิจัยคาดหวังว่าการศึกษาครั้งนี้ จะมีประโยชน์สำหรับบรรดานักท่องเที่ยวในสวนสัตว์เปิด เพื่อป้องกันพวกเขาจากความเสี่ยงในการถูกลิงทำร้ายได้ แม้ว่าในตามธรรมชาติแล้วลิงกังจะเป็นสัตว์ที่ไม่ดุร้าย และจะตอบสนองหากถูกทำร้ายก่อนก็ตาม Agustín […]

สมองยามหลับใหล

สมองยามหลับใหล ผู้คนสมัยก่อนนอนหลับต่างจากเราในปัจจุบัน พวกเขาเข้านอนตอนพระอาทิตย์ตกและตื่นนอนตอนรุ่งสาง บ้างนอนกันเป็นกลุ่มๆ หรือนอนกันกลางแจ้งเพราะอากาศเย็นสบายกว่า และแสงอาทิตย์มีผลต่อรอบการนอน (circadian rhythm) โดยตรงมากกว่า เมื่อปี 2002 แครอล เวิร์ทแมน และเมลิซา เมลบีย์ จากมหาวิทยาลัยเอเมอรีตีพิมพ์ผลสำรวจเชิงเปรียบเทียบเกี่ยวกับพฤติกรรมการนอนหลับของผู้คนในหลากหลายวัฒนธรรม พวกเขาพบว่าในหมู่ชนเผ่าเก็บของป่าล่าสัตว์ “เส้นกั้นแบ่งระหว่างการนอนหลับและการตื่นลื่นไหลมาก” ไม่มีเวลาเข้านอนที่แน่นอนตายตัวและไม่มีใครบอกคนอื่นให้เข้านอน คนที่หลับอยู่จะตื่นเมื่อได้ยินเสียงพูดคุยหรือเสียงดนตรีขัดจังหวะขณะพักผ่อน พวกเขาอาจลุกขึ้นมาร่วมกิจกรรมนั้นแล้วหลับต่อ ปัจจุบันคงไม่มีใครในประเทศที่พัฒนาแล้วหลับแบบนี้เว้นแต่จะตั้งใจจริงๆ เราเข้านอนในเวลาที่ค่อนข้างตายตัว นอนคนเดียวหรือเป็นคู่ โดยเฉลี่ยแล้วเรานอนน้อยกว่าคนในศตวรรษที่แล้วราวหนึ่งชั่วโมงครึ่งในแต่ละคืน การนอนไม่หลับหรือการอดนอนที่แพร่ระบาดอยู่ในทุกวันนี้อาจเป็นเพียงเพราะเราไม่ใส่ใจความต้องการของร่างกาย พูดอีกนัยหนึ่งก็คือ เราปรับพฤติกรรมการนอนของเราให้เข้ากับวิถีชีวิตอันวุ่นวาย แทนที่จะปรับวิถีชีวิตให้เข้ากับการนอน จังหวะการนอนตามธรรมชาติของวัยรุ่นน่าจะเป็นว่าพวกเขาได้นอนตื่นสาย แต่เด็กๆ กลับต้องเข้าเรียนตอนแปดโมงเช้า ส่วนคนทำงานกะกลางคืนที่เข้านอนตอนเช้าต้องขับเคี่ยวกับจังหวะหรือท่วงทำนองที่มีมาแต่โบร่ำโบราณของร่างกาย ซึ่งสั่งการให้เราตื่นขึ้นเพื่อล่าสัตว์หรือหาของป่าในเวลาที่ท้องฟ้าเต็มไปด้วยแสงสว่าง แต่เขาหรือเธอกลับเลือกไม่ได้ คลิกดู กลไกของสมองยามหลับใหลแบบขยายใหญ่  เราต่อสู้กับแรงขับดันทางธรรมชาตินี้โดยเดิมพันกับสวัสดิภาพของเราเอง ชาร์ลส์ ไซส์เลอร์ จากกลุ่มศึกษาสุขภาพและความปลอดภัยในการทำงาน กล่าวว่า การไม่ได้นอนติดต่อกัน 24 ชั่วโมงหรือนอนเพียงคืนละ 5 ชั่วโมงติดต่อกันหนึ่งสัปดาห์มีค่าเท่ากับการมีแอลกอฮอล์ร้อยละ 0.1 อยู่ในกระแสเลือด แต่โลกธุรกิจสมัยใหม่กลับยกย่องการทำงานหามรุ่งหามค่ำของพนักงาน *บางส่วนจากสารคดี ความลับของการนอน เนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ฉบับเดือนพฤษภาคม […]

เกร็ดจากหนัง Black Panther อะไรเทียบเท่าได้กับไวเบรเนียม?

เกร็ดจากหนัง Black Panther อะไรเทียบเท่าได้กับไวเบรเนียม? เมื่อสัปดาห์ที่ผ่านมากระแสภาพยนตร์ Black Panther ฮีโร่เรื่องใหม่จากค่ายมาร์เวลมาแรงสุดๆ ภาพยนตร์เล่าเรื่องราวของประเทศวากานดาที่ปกครองโดยกษัตริย์นาม “ทีชัลลา” ซึ่งขึ้นครองราชย์หลังการสวรรคตของพระราชบิดา และใช้แร่ไวเบรเนียมสร้างเป็นชุดฮีโร่ไว้ใช้ในการต่อสู้ “วากานดา” เป็นประเทศสมมุติในโลกของการ์ตูนมาร์เวล ตั้งอยู่ในภูมิภาคแอฟริกาตะวันออก โดยผู้ชมสามารถเรียนรู้วัฒนธรรม ภาษา ตลอดจนองค์ประกอบอื่นๆ ของความเป็นแอฟริกาได้จากภาพยนตร์เรื่องนี้ที่นำเอาความโดดเด่นจากหลายภูมิภาคมาผสมรวมกัน แม้จะอยู่ในแอฟริกา แต่ประเทศวากานดานั้นร่ำรวยมหาศาลจากแร่ไวเบรเนียมที่มาพร้อมกับการตกของอุกกาบาตเมื่อราว 10,000 ปีก่อน ซึ่งนอกจากคุณสมบัติด้านความแข็งแรงแล้ว โลหะจากอวกาศนี้ยังสามารถดูดซับแรงสั่นสะเทือนได้อีกด้วย ชาววากานดาจึงนิยมนำไวเบรเนียมมาสร้างเป็นอาวุธและชุดเกราะ เช่นเดียวกับโล่ของกัปตันอเมริกา ฮีโร่อีกหนึ่งคนในจักรวาลมาร์เวล ที่ใช้อาวุธนี้ในการโจมตีและป้องกันกระสุน สำหรับในภาพยนตร์ Black Panther ไวเบรเนียมถูกใช้สำหรับทำชุด ซึ่งมีคุณสมบัติเฉพาะคือสามารถกันกระสุนได้ James Kakalios บล็อกเกอร์ผู้เขียนเกี่ยวกับฟิสิกส์ของซุปเปอร์ฮีโร่ ได้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับแร่ธาตุชนิดหนึ่งบนโลก ที่อาจมีคุณสมบบัติพอเทียบเคียงกับไวเบรเนียมในโลกการ์ตูนได้ โดยตัวเขานั้นเป็นศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยมินนิโซตา ผู้ชื่นชอบการหาข้อเท็จจริงบนหลักการวิทยาศาสตร์ในโลกแฟนตาซี และแน่นอนว่า เจ้าแร่ดังกล่าวนี้ปัจจุบันก็เป็นที่รู้จักในวงกว้างแล้วเช่นกัน แกรฟีนคือรูปแบบหนึ่งของผลึกคาร์บอน ที่อะตอมมีรูปทรงแบบหกเหลี่ยม และเป็นสารที่มีความบางที่สุดเท่าที่มนุษย์จะสามารถผลิตได้ กล่าวคือมันมีความหนาเพียงแค่หนึ่งอะตอมเท่านั้น ทั้งยังมีคุณสมบัติยึดหยุ่นและแข็งแรงกว่าโลหะ วัสดุดังกล่าวนี้ถูกผลิตจากกราไฟท์ที่แยกพันธะทางเคมีออกมาแล้ว ส่วนใหญ่มาในรูปแบบผงและขณะนี้บรรดานักวิทยาศาสตร์กำลังพยายามทำมันให้ออกมาเป็นแผ่นคล้ายแผ่นพลาสติก ซึ่งหากสำเร็จล่ะก็ Les Johnson และ Joseph […]