Công thức toán học xác định được cách tinh trùng đàn ông bơi như thế nào

Mẫu thí nghiệm thì vô số, nhưng việc xác định được cách thức một con tinh trùng duy nhất bơi lại chẳng dễ dàng vậy.

Nghiên cứu mới cho thấy chuyển động tiến rồi lùi nhịp nhàng cho phép tinh trùng có thể bơi đã có thể được giải thích bằng một công thức toán học. Ta có thể gọi đó là công thức toán học đầu tiên mà ta tiếp xúc và cũng đã quên lãng từ "trước khi được sinh ra".

Các nhà khoa học đã phân tích nhịp điệu của từng phần đuôi của tinh trùng và tái dựng lại dạng sóng của nó bằng một cách thức toán học. Với việc hiểu được cách thức từng con tinh trùng bơi trong tinh dịch, các nhà nghiên cứu nói rằng họ có thể giúp tìm ra cách thức một nhóm tinh trùng lớn hoạt động và tiếp xúc với nhau cũng như với các môi trường khác. Kết quả nghiên cứu này có thể được sử dụng trong việc chữa trị chứng vô sinh ở nam giới.

Chuyển động tiến rồi lùi nhịp nhàng cho phép tinh trùng có thể bơi đã có thể được giải thích bằng một công thức toán học.

Và họ có thể nghiên cứu được những chuyển động siêu nhỏ ấy nhờ sức mạnh vượt trội của công nghệ kính hiển vi, mặc dù vậy công nghệ ấy không thể giúp ta phân tích được hành vi hoạt động của một nhóm tinh trùng lớn – một phần là do có quá nhiều con tinh trùng tí hon trong một nhóm ấy.

"Có khoảng 55 triệu con tinh trùng được tìm thấy trong một mẫu thí nghiệm, vì thế cũng dễ hiểu khi ta gặp những khó khăn rất lớn trong việc dựng lại mô hình hoạt động của chúng cùng một lúc", nhà toán học Hermes Gadêlha từ Đại học York, Vương quốc Anh giải thích.

"Chúng tôi muốn tạo ra một công thức toán học có thể đơn giản hóa được vấn đề này và cho phép ta dự đoán được số lượng tinh trùng trong một nhóm là bao nhiêu. Điều này sẽ giúp ta hiểu được rõ hơn về việc tại sao có những con tinh trùng thành công trong việc tiếp cận trứng mà những con khác lại không".

Để bắt được chuyển động bơi của tinh trùng, đội ngũ đã theo dõi quá trình hoạt động của tinh trùng trong môi trường phòng thí nghiệm, sử dụng một kính hiển vi theo dõi với khả năng bắt hình 300 khung hình/giây. Những thông tin ấy được đưa vào máy tính, xử lý nhịp đuôi của những con tinh trùng, tạo ra một dạng sóng thể hiện những chuyển động đặc biệt ấy.

Dạng sóng trên được tái dựng lại nhờ một công thức toán học (dựa trên những nhịp đều đặn đã đo được), nó sẽ giúp ta hiểu được chuyển động bơi của tinh trùng ảnh hưởng như thế nào tới lớp tinh dịch bao quanh nó.

Chuyển động bơi của tinh trùng.

Theo các nhà nghiên cứu, tinh trùng bơi về phía trước bằng một chuyển động giật trái ngược: chúng đồng thời rụt đầu lại và uốn mình về hai bên.

"Bạn sẽ giả định rằng chuyển động của một con tinh trùng sẽ có một ảnh hưởng rất ngẫu nhiên lên lượng tinh dịch bao quanh chúng, khiến những con tinh trùng cạnh tranh khác khó bơi lên hơn nhưng thực tế, bạn có thể thấy một khuôn mẫu nhất định trong lớp tinh dịch quanh con tinh trùng", giáo sư Gadêlha nói tiếp.

Cụ thể, chuyển động giống như quất roi này của con tinh trùng đã đối nghịch với lực ma sát mà tinh trùng tạo ra khi chúng bơi xuyên qua làn dịch.

"Điều này nói lên rằng để tinh trùng có thể vận động, chúng '"lái'"dịch xung quanh theo một cách nhất định, không khác nhiều so với cách từ trường được tạo ra xung quanh nam châm".

"Mặc dù dịch khiến cho chuyển động tiến về phía trước của tinh trùng gặp rất nhiều khó khăn, nó vẫn hòa với những chuyển động nhịp nhàng của tinh trùng để đảm bảo rằng chỉ có những con tinh trùng "được chọn" mới có khả năng đẩy bản thân mình về phía trước".

Chuyển động nhịp nhàng của tinh trùng để đảm bảo rằng chỉ có những con tinh trùng "được chọn" mới có khả năng đẩy bản thân mình về phía trước.

Giờ đây, khi mà những chuyển động ấy đã được diễn đạt thành công bằng một công thức toán học, đội ngũ nghiên cứu nói rằng họ sẽ dễ dàng tính toán ra được dòng chảy của tinh dịch ảnh hưởng thế nào tới những nhóm tinh trùng lớn, góp phần giúp các nhà khoa học tìm ra nguyên do tại sao nhiều nam giới không sở hữu tinh trung bơi đủ mạnh mẽ để thụ tinh cho trứng.

Đó chính là bước tiếp theo của nghiên cứu này. Họ sẽ áp dụng mô hình có được để dự đoán chuyển động của những nhóm tinh trùng lớn. Kết quả của những nghiên cứu tiếp theo sẽ cho ta một cái nhìn rõ ràng hơn hay thậm chí, tuyệt vời hơn là một cách thức chữa trị bệnh vô sinh của nam giới – một cách giúp cho tinh trùng của họ khỏe mạnh hơi, tìm đường dễ dàng hơn.

"Đúng là chúng tôi dùng từ kì diệu để diễn ra việc tinh trùng tìm đường tới được trứng", giáo sư Gadêlha nói. "những cơ thể con người là một hệ thống tinh vi luôn đảm bảo việc những tế bào nhất định sẽ tìm được tới nhau một cách chuẩn xác".

Kết quả đã được đăng tải và chấp nhận trên Physical Review Letters.