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

หมอกควัน หรือ “หมอกพิษ” (Smog)

หมอกควัน หรือ “หมอกพิษ” (Smog) คือ หนึ่งในมลภาวะทางอากาศที่ปกคลุมมหานครทั่วโลกมาตั้งแต่ต้นคริสต์ศตวรรษที่ 20 เป็นการรวมตัวกันของกลุ่มควันและหมอกหนาหนักในชั้นบรรยากาศซึ่ง หมอกพิษ มีส่วนผสมขององค์ประกอบมากมายที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ไม่ว่าจะเป็นสารเคมีจากควันโรงงานและอุตสาหกรรมต่าง ๆ ทั้งที่อยู่ในสถานะของเหลวและก๊าซ ควันจากท่อไอเสียของรถยนต์ตามท้องถนน หรือแม้แต่ฝุ่นละอองจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ของเชื้อเพลิงธรรมชาติ ประกอบกับการก่อตัวขึ้นภายใต้สภาพอากาศที่อุณหภูมิบริเวณภาคพื้นดินต่ำกว่าชั้นบรรยากาศด้านบนในฤดูหนาว ซึ่งทำให้ชั้นบรรยากาศเกิดแนวผกผัน (Inversion Layer) หรือ สภาวะอุณหภูมิผกผัน (Temperature Inversion) ที่ทำให้หมอกควันเหล่านี้ถูกกดทับให้ลอยตัวต่ำ โดยไม่ถูกพัดพาไปตามการเคลื่อนที่ของกระแสลมตามปกติ กลายเป็นการสะสมสารพิษในอากาศที่หนาแน่น เข้มข้น และฟุ้งกระจายอยู่เหนือมหานครทั้งหลาย นิยามและความหมาย “สม็อก” (Smog) คือ คำศัพท์ที่ได้รับการบัญญัติขึ้นใหม่ในช่วงต้น ค.ศ. 1900 ซึ่งเป็นการอธิบายถึงการผสานหรือการรวมกันของ “ควัน” (Smoke – สโมก) ซึ่งเป็นสารคอลลอยด์ (Colloid) หรืออนุภาคของสสารต่าง ๆ ที่กระจายตัวอยู่ในอากาศและ “หมอก” (Fog – ฟ็อก) ที่เกิดจากการรวมตัวกันของไอน้ำและหยดน้ำจำนวนมาก กลายเป็นกลุ่มหมอกควันที่มีส่วนผสมของทั้งเขม่า ขี้เถ้า ฝุ่นละออง ไอน้ำ และสารเคมีที่อยู่ในอากาศทั้งหลาย […]

ชมความน่ารักของลูกลิงโคลนนิ่งคู่แรกในจีน

ชมความน่ารักของลูกลิงโคลนนิ่งคู่แรกในจีน เจ้าลิงน้อยสองตัวนี้มีชื่อว่า “จง จง” (Zhong Zhong) และ “ฮวา ฮวา” (Hua Hua) พวกมันเป็นไพรเมตสองตัวแรกที่เกิดขึ้นจากกระบวนการโคลนนิ่งแบบเดียวกันกับที่ให้กำเนิดแกะดอลลี เมื่อ 22 ปีก่อน สร้างความหวังใหม่ให้แก่บรรดานักวิทยาศาสตร์จีนว่าความสำเร็จในการโคลนนิ่งสัตว์สายพันธุ์ที่มีความใกล้เคียงกับมนุษย์นี้จะนำไปสู่การศึกษาโรคที่มีพื้นฐานมาจากพันธุกรรม มะเร็งบางชนิด รวมไปถึงความผิดปกติของระบบเผาผลาญและระบบภูมิคุ้มกัน ชมความน่ารักและซุกซนของเจ้าลูกลิงโคลนนิ่งน้อยทั้งสอง ซึ่ง ณ ตอนนี้พวกมันยังต้องอาศัยอยู่ในตู้อบไปก่อน จนกว่าจะพร้อมกว่านี้ในการออกมาเผชิญโลกภายนอก   อ่านเพิ่มเติม ลิงโคลนนิ่ง คู่แรกในจีน

ดวงอาทิตย์ของเราจะพบจุดจบอย่างเงียบๆ

เรื่อง ไมเคิล ฟิงเกิล ศิลปกรรม มาร์ก เอ. การ์ลิก ความที่ดวงอาทิตย์เป็นเพียงดาวมวลปานกลาง อีกราวห้าพันล้านปีข้างหน้า หลังจากเผาผลาญเชื้อเพลิงไฮโดรเจนในตัวจนหมดสิ้น ผิวชั้นนอกของดวงอาทิตย์จะหลุดออก เหลือเพียง แกน ซึ่งในที่สุดจะอัดตัวจนกลายเป็นดาวแคระขาว (white dwarf) หรือซากดาวขนาดเท่าโลกเท่านั้น ขณะที่ดาวซึ่งใหญ่กว่าดวงอาทิตย์สิบเท่ามีความตายอันน่าตื่นเต้นกว่านั้นมาก ผิวดาวชั้นนอกจะกลายเป็นซูเปอร์โนวาระเบิดออกสู่อวกาศ และเป็นหนึ่งในวัตถุที่สว่างเจิดจ้าที่สุด ในเอกภพอยู่ราวสองสัปดาห์ ในเวลาเดียวกัน แกนที่เหลือจะถูกแรงโน้มถ่วงบีบอัดลงเป็นดาวนิวตรอนทรงกลมเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 20 กิโลเมตรที่หมุนติ้ว ชิ้นส่วนดาวนิวตรอนขนาดเท่านํ้าตาลก้อนจะหนักถึงหนึ่งพันล้านตันบนโลก ความโน้มถ่วงของดาวนิวตรอนนั้นรุนแรงมาก ถึงขนาดที่ว่า ถ้าคุณทิ้งขนมมาร์ชแมลโลว์ลงไปสักชิ้น ขนมที่ตกถึงพื้นจะ สร้างพลังงานเท่ากับระเบิดปรมาณูหนึ่งลูกทีเดียว แต่นั่นยังเทียบไม่ได้เลยกับฉากสุดท้ายของดาวที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 20 เท่าขึ้นไป ต่อให้คุณทิ้งระเบิดปรมาณูความรุนแรงระดับเดียวกับที่ทิ้งใส่เมืองฮิโระชิมะทุก ๆ หนึ่ง มิลลิวินาทีไปจนสิ้นอายุเอกภพ ก็ยังได้พลังงานไม่เท่ากับ ที่ถูกปลดปล่อยในชั่วขณะสุดท้ายที่ดาวยักษ์สักดวงยุบตัว เพราะแกนดาวจะยุบ อุณหภูมิพุ่งขึ้นถึง 55,000 ล้านองศาเซลเซียส แรงกดดันของความโน้มถ่วงนั้นไม่มีอะไรหยุดยั้งได้ เหล็กแต่ละก้อนที่ใหญ่กว่ายอดเขาเอเวอเรสต์ถูกบีบอัดจนเป็นเม็ดทรายยิบย่อยในพริบตา อะตอมแตกสลาย เป็นอิเล็กตรอน โปรตรอน และนิวตรอน ซึ่งถูกบดละเอียด ลงไปอีกเป็นควาร์ก เลปตอน และกลูออน แล้วป่นเล็กลง […]

ดอกไม้เรืองแสง

แสงอัลตราไวโอเลตเผยให้เห็นสีสันและประกายเปล่งปลั่งซึ่งซ่อนอยู่ภายในดอกไม้ ราวกับว่าพืชธรรมดาๆ เหล่านี้หลุดออกมาจากป่าในเทพนิยาย