교토대학 백미센터의 이시모토 켄타 특정 조교 등의 연구 그룹은, 미크로의 세계에서의 물의 흐름을 나타내는 식(스토크스 방정식)을 사용해, 인간 정자의 운동과 그 주위의 액에 나타나는 특징적인 패턴을 발견했다.
생명의 탄생은 하나의 정자와 계란의 만남으로 시작되지만, 그 전에 정자는 다른 많은 정자들과의 '경쟁'을 이겨야 한다고 일반적으로 말해지고 있다.이 정자의 여행의 「이야기」는 어디까지가 진짜인지, 본 연구 그룹은, 정자의 수영에 주위의 액체의 흐름을 나타내는 식으로부터 정자의 여행에 접근했다.
지금까지의 연구에서는, 스토크스 방정식을 사용해, 정자의 수영의 구조가 조사되어 왔다.이 방정식에서는 수영 방법의 모양에 대한 정보만으로 미생물의 운동이 필요합니다.그러나, 스토크스 방정식으로부터 구해진 수영 방법을 실제의 정자의 현미경 영상으로 검증한 예는 없었다.
그러므로 본 연구그룹은 이 방정식을 풀었던 대답과 현미경 영상에서의 실제 정자의 운동을 비교하여 수리적 접근의 유효성을 검증하려고 시도했다.
현미경 영상으로부터 취득한 정보를 바탕으로, 주위에 발생하는 흐름의 식을 해석한 결과, 정자의 운동을 컴퓨터상에서 재현하는 데 성공했다.또한, 주변의 흐름의 모습을 동일한 식으로부터 계산해 보면, 복잡한 흐름 중에도 일정한 패턴이 있는 것을 알 수 있었다.이 패턴을 바탕으로 정자의 운동을 재검토해 보면, 정자의 운동에도 꼬리를 비틀면서 밀거나 당기는 특징적인 리듬이 숨어 있는 것이 밝혀졌다.이 리듬을 흐름의 방정식으로 기술함으로써 정자의 운동을 나타내는 간단한 수식을 찾는 데 성공했다.
지금까지는 운동을 '조시화'하여 수리 모델을 만들 때는 '물리적인 직감'에 의존하는 경우가 많았다.하지만 이번에 사용한 방법에서는 실험 데이터로부터 수학적 조작만으로 정자운동의 본질을 빼낸 수리모델을 얻을 수 있기 때문에 다양한 종류의 유영미소생물의 운동에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
또한 연구를 더 진행함으로써 실험 관측이 어려운 정자의 운동의 모습을 수리의 눈으로 밝힐 수 있게 되어 수정에 필요한 정자의 역학적 기능에 대한 이해가 진행됨으로써 , 불임치료의 발전에도 공헌할 수 있을 것으로 기대되고 있다.