北京生命科学研究所的董梦秋研究小组与中国科学院生物物理研究所的苗龙研究小组用猪蛔虫精细胞进行实验,发现了精细胞是如何激活变为精子以及精子之间是如何竞争的。研究人员发现,猪蛔虫的精细胞在活化过程中释放出一个丝氨酸蛋白酶的抑制因子。这是一种蛋白质,它的功能有两个:一是让精子获得运动功能;另一方面,丝氨酸蛋白酶抑制因子起到一种抑制其他精子的作用。这也意味着每个精细胞有两种竞争机制,一是通过丝氨酸蛋白酶抑制因子促成自己转变成有游动能力的精子;另一方面,通过丝氨酸蛋白酶抑制因子抑制丝氨酸蛋白酶来阻止其他精细胞的活化,从而让自己捷足先登。
而且,研究人员对其他动物,比如小鼠精液的研究也发现,它们的精液里也有蛋白酶和蛋白酶抑制剂,因此,输精管和精细胞分泌的蛋白酶和蛋白酶抑制剂会形成一种机制,促使一些精细胞活化而抑制另一些精细胞活化,以便让一些精子能游动或游动得更快,让另一些精子不能游动或游动得慢,这才导致了无数精子要通过激烈竞争并历尽千辛万苦才能与卵子结合。
RABL2基因突变
精子尾巴变短活力下降
无论卵子使用何种信号诱导精子,如果没有精子自身的努力和具有如长跑运动员一般强健的体魄,也不可能修成正果,获得卵子的青睐。一项新的研究从另一个方面说明了问题,如果精子的基因有缺陷,那么,它们就如同长跑不能达标的运动员,跑不到卵子的所在地就会出局。
精子寻找卵子是依靠其不停地向着卵子的方向游动,而这取决于精子尾巴的摆动。如果精子尾巴长,而且摆动有力,就可以让精子快速游动。但是澳大利亚莫纳什大学的莫伊拉等人对小鼠的精子进行研究发现,如果小鼠的一个特定基因副本突变,会导致小鼠产生的精子的尾巴短17%,这样的精子游动的能力就会大大下降,从而导致它们无法游到卵子之处与卵子结合。
这个导致精子尾巴变短的基因称为RABL2,它不仅会使精子的尾巴缩短,而且会让小鼠的产精量比正常小鼠减少50%。事实上,无论是人还是动物,雄性一次排出数以千万计的精子是有着特别的作用的。一是很多精子会在游向卵子的中途迷失方向而到不了目的地,二是众多的精子会形成一种竞争的局面,从而让卵子有机会选择更好的精子。所以,精子保持其自身的优势才可能让卵子青睐。
RABL2基因编码产生精子鞭毛内一种特殊的蛋白,这种蛋白与其他分子相互作用,可以不断加长精子的尾部以携带遗传信息。如果RABL2基因突变,就意味着它编码产生的蛋白有功能障碍,因而精子尾部会缩短,其携带的遗传信息就有缺陷,或者精子尾部携带的信息会减少,最终导致精子的存活和活力异常。这个结果对于人类有两方面的作用。一是可以针对这种缺陷治疗不育,二是运用这个原理进行避孕。当然,这两种目标需要更深入的研究才能达到。
据《现代快报》