Năm 1677, lần đầu tiên tinh trùng được quan sát dưới kính hiển vi bởi nhà khoa học Hà Lan Antonie van Leeuwenhoek. Gần 350 năm sau tinh trùng vẫn là một trong những tế bào khó hiểu nhất của con người. 

Nam giới khỏe mạnh có thể sản xuất từ 70 đến 150 triệu tinh trùng mỗi ngày. Ảnh minh họa: Freepik

1. Cấu trúc độc đáo và chức năng đặc biệt

Tinh trùng, hay còn gọi là tinh trùng trưởng thành (spermatozoon), có hình dáng đặc biệt với đầu bầu chứa nhân di truyền, cổ mảnh và đuôi dài. Chính đuôi này giúp tinh trùng chuyển động. Nhưng điều khiến tinh trùng trở nên “khác thường” là chúng không vận hành như các tế bào thông thường.

Theo nghiên cứu của Watkins công bố trên Nature Reviews Urology năm 2021, tinh trùng là tế bào duy nhất có thể thay đổi cấu trúc hoàn toàn khi rời khỏi cơ thể và tiếp xúc với môi trường sinh dục nữ. Không tế bào nào trong cơ thể người trải qua biến đổi hình thái mạnh mẽ như thế để hoàn thành chức năng duy nhất là thụ tinh.

Tế bào tinh trùng bao gồm ba bộ phận: đầu, cổ và đuôi. Ảnh: Medical News Today

2. Tinh trùng bơi theo cách… xoay tròn

Trái với suy nghĩ thông thường rằng tinh trùng “vẫy đuôi” qua lại như cá, các nhà khoa học đã phát hiện chúng thực sự di chuyển bằng cách “xoay tròn”. Năm 2020, một nhóm nghiên cứu tại Anh đã dùng công nghệ quay video 3D tốc độ cao để ghi lại chuyển động của tinh trùng.

Theo nghiên cứu của Gadêlha và cộng sự đăng trên Science Advances năm 2020, đuôi tinh trùng không vẫy đều hai bên mà chỉ lệch về một phía. Tuy nhiên, cơ thể tinh trùng quay tròn liên tục khi bơi, tạo cảm giác như đang vẫy đuôi đối xứng. Đây là một chiến lược chuyển động bất đối xứng để tiến thẳng, khắc phục giới hạn của cấu trúc cơ học.

Hình mô phỏng cách di chuyển của tinh trùng. Ảnh: Science News

3. Cuộc đua khắc nghiệt nhất thế giới

Khi xuất tinh, một người đàn ông có thể phóng ra từ 100-300 triệu tinh trùng, nhưng chỉ vài trăm trong số đó đến được gần trứng và chỉ một con chiến thắng. Phát biểu trên BBC tháng 6/2025, Sarah Martins da Silva, chuyên gia sinh sản tại Đại học Dundee (Anh), cho biết: “Chúng ta gần như không biết điều gì thực sự quyết định thành công của tinh trùng”.

Thật vậy, mỗi giai đoạn, từ tạo tinh (spermatogenesis) đến trưởng thành và di chuyển qua đường sinh dục nữ, tinh trùng đều có thể gặp thất bại. Đặc biệt, khi vào cơ thể nữ, tinh trùng phải trải qua quá trình năng lực hóa (capacitation), tức là bị biến đổi về hóa học và cấu trúc để có khả năng xuyên qua màng trứng. Đây là một điều kiện tiên quyết nhưng không phải tinh trùng nào cũng thực hiện được.

Chỉ có một tinh trùng khỏe mạnh nhất mới có thể gặp trứng. Ảnh: Freepik

4. Chiến binh… dễ bị tổn thương

Khác với trứng là tế bào lớn, chứa nhiều chất dinh dưỡng và được bảo vệ kỹ, tinh trùng lại rất dễ bị ảnh hưởng bởi môi trường bên ngoài. Chúng dễ bị hỏng do nhiệt độ, hóa chất, phóng xạ, stress oxy hóa, hoặc thậm chí là… quần lót chật. Theo nghiên cứu của Agarwal và cộng sự công bố trên Reproductive Biology and Endocrinology năm 2014, stress oxy hóa là nguyên nhân phổ biến làm hỏng ADN trong tinh trùng, giảm khả năng sinh sản và tăng nguy cơ sẩy thai khi thụ tinh thành công.

Stress oxy hóa là nguyên nhân hàng đầu gây hỏng ADN tinh trùng. Ảnh minh họa: Canva

5. Di truyền từ tinh trùng không chỉ là DNA 

Trước đây, người ta cho rằng tinh trùng chỉ mang theo DNA, nhưng các phát hiện gần đây cho thấy tinh trùng còn mang theo RNA, protein và các phân tử epigenetic (biểu sinh) có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của phôi và sức khỏe con cái. Theo nghiên cứu của Jenkins và cộng sự đăng trên Fertility and Sterility năm 2017, các thông điệp RNA nhỏ trong tinh trùng có thể truyền tín hiệu từ trải nghiệm của người cha (như stress, ăn uống) đến thế hệ sau thông qua cơ chế di truyền biểu sinh (epigenetic inheritance).

Tinh trùng có thể truyền cả trải nghiệm của người cha đến thế hệ sau. Ảnh minh họa: Freepik

6. Có thể sống ngoài cơ thể

Không như hầu hết các tế bào người, tinh trùng có khả năng sống sót trong điều kiện đặc biệt ngoài cơ thể. Nhờ cấu trúc tinh gọn và chuyên biệt, chúng có thể tồn tại trong môi trường bảo quản lạnh, thậm chí được trữ đông hàng chục năm vẫn giữ được khả năng thụ tinh. Đây là cơ sở cho ngân hàng tinh trùng (sperm bank) và các kỹ thuật hỗ trợ sinh sản hiện đại như thụ tinh trong ống nghiệm (IVF) hay tiêm tinh trùng vào bào tương trứng (ICSI).

7. Định kiến về tinh trùng 

Trong văn hóa đại chúng, tinh trùng thường được gắn với sức mạnh nam tính, số lượng và tốc độ. Nhưng chính định kiến này đã khiến nhiều người đàn ông cảm thấy mặc cảm khi gặp trục trặc về khả năng sinh sản. Thực tế, khoa học cho thấy số lượng không phải là tất cả. Có những người có hàng trăm triệu tinh trùng nhưng không di chuyển hoặc mang DNA lỗi. Ngược lại, người có ít tinh trùng nhưng chất lượng tốt vẫn có thể làm cha bình thường. 

Nói chung tinh trùng không đơn giản như ta từng nghĩ. Chúng là những cấu trúc sinh học kỳ diệu, linh hoạt, và còn ẩn chứa vô vàn bí mật chưa có lời giải. Trong bối cảnh tỷ lệ vô sinh nam ngày càng gia tăng, việc đầu tư nghiêm túc cho nghiên cứu tinh trùng không chỉ là câu chuyện của sinh học mà còn là chuyện sống còn của nhân loại.

Chất lượng tinh trùng là yếu tố then chốt trong quá trình thụ thai. Ảnh minh họa: Freepik

8. Và những câu hỏi chưa có lời giải

Bất chấp tiến bộ công nghệ, nhiều khía cạnh của tinh trùng vẫn là ẩn số: 

- Tại sao số lượng tinh trùng lại giảm mạnh ở đàn ông hiện đại? 

- Có phải kích thước hoặc hình dạng bất thường là nguyên nhân chính gây vô sinh? 

- Tinh trùng “chọn” trứng hay bị trứng “dẫn dụ”?

Các giả thuyết về tín hiệu hóa học, chuyển động bầy đàn hay cạnh tranh tinh trùng vẫn đang được nghiên cứu. Trên BBC tháng 6/2025, nhà báo khoa học Katherine Latham chia sẻ: “Một câu hỏi cơ bản vẫn chưa có lời giải đáp trong gần 350 năm nghiên cứu qua: Tinh trùng thực chất là gì?”.

Theo TSK số 697