自然科普

“小蝌蚪”是如何跨过重重艰险找到卵子公主的?

2019-04-27  本文已影响19人  Dailei

文/Dailei
所有理所应当的事情都细思极恐!

01

生命的奇迹源于精子与卵细胞的结合,整个过程发生的理所应当,但又惊心动魄。假如你是几千到到几亿精子中的一个,你如何脱颖而出,在争夺生命的赛跑中战胜数以亿计的竞争对手,与卵子结合而延续自己的生命呢?是完全的听天由命还是可以有所作为呢?

在目前,“精海战术”依然是主流观念。有数据表明,尽管男性一次射精射入阴道内的精子数量有这么多,其中只有约100万个精子能到达子宫;而到达子宫的精子中又仅仅有约1000个能选对方向,到达含排出卵子的输卵管管口;最后能到达输卵管上部,即受精部位的,只有100-200个精子。

从最初的几千万到几亿个精子到最后100-200个精子到达目的地,其间的惨烈可想而知。但为什么选用“精海战术”,各学说众说纷纭。

艰辛的求偶之路

一个精子的命运当然要靠自我奋斗,但是也要考虑到历史的进程,以及完全随机、根本不受你左右的运气。接下来就让我们看看精子的自我奋斗体现在哪里?

02

进化生物学家曾经说过:“一个雄性并不在意自己的哪一个精子最终使卵子受精,只要是自己的精子到达卵子,就比来自其他雄性的精子到达卵子要好。”所以,雄性个体射出如此庞大数量的精子并不是为了手足相残,是希望采取“精”海战术,以量取胜,以便与其他雄性个体的精子竞争来传宗接代。

最近研究发现,一种西欧木鼠的精子发生了独特的形态转化。它们会连接在一起,并且游动得比单个精子更快,这是哺乳类动物精子相互合作的首次发现。

射精后,单个的精子就“手牵手”形成一大串精子群。几百个乃至几千个精子集结成“一列火车”,“精子火车”的运动速度几乎比单个精子快了接近两倍。到达卵子附近,精子“火车”解散,接下来就看各自本事了。

图片来自网络

最近的发现表明,多数鼠类动物的精子头部都有一个钩,其他鼠类的精子也具有这种相互合作的现象。这些结果启示,人类的精子也可能会合作。当精子通过女性分泌的子宫颈粘液时,前面精子的行为与后面的不同。

前导者可能是开拓者,他们抱有牺牲的决心,冲在阵地的前方,提早发生了顶体反应,使粘液发生一些适合精子通过的变化,好让后面的战友通过,而丧失了本身受精的机会。

所以,生活中不完全是丛林法则。有竞争,有合作才是常态。无论是通过子宫颈黏液,还是通过卵子细胞最外层的“保护膜”,都需要大家的共同努力。所以游得最快的那个精子不一定成功受精,反倒是最会审时度势、钻空子的那个可以一劳永逸。

受精过程

03

那么,哺乳动物精子和卵子的相遇是偶然吗?目前来说,人们有两个假说:热趋化运动&化学趋化。并且提出:热趋化是精子运动的长距离趋化机制,而化学趋化是精子运动短距离的趋化机制。

两种作用

热趋化是指哺乳动物的精子可以像细菌运动一样,可以在排卵后从温度相对较低的精子储存部位向温度相对较高的受精部位运动。所以射精后,精子是从温度较低的阴道朝着温度更高的子宫和输卵管运动,而不是相反。

近年来的研究表明,哺乳动物精子在雌性生殖道运行时,也可能受到卵子或卵泡液中化学物质吸引而到达受精部位。虽然还没有被分离出来,但有证据表明,卵泡液中对精子有吸引作用的成分可能是孕酮,理由是卵泡液中含有孕酮,卵子和其周围的卵丘细胞都可以产生孕酮,重要的是孕酮对多种动物包括人类精子在体外均有吸引作用,并且精子表面有孕酮受体存在。也有研究表明精子趋化物质可能属于对热稳定的肽类。

在精子趋化运动时,精子顺着趋化物质的浓度梯度向卵子运动。精子通过自己自身的感受器去感受外界化学因子的浓度变化,然后不断调整自己的方向朝着浓度更高的位置游去,最后成功会师卵子公主。

虽然化学趋化的有很多,但最后都落脚到了精子细胞内Ca2+浓度的变化。在最新的研究发现,钙转运蛋白-质膜Ca2+ATP酶(PMCA)在精子趋化中起关键作用。PMCA在海鞘精子的尾部或鞭毛膜中丰富存在,它与物种特异性引诱剂结合,并改变鞭毛游动,从而引导精子细胞的运动。

PMCA受到趋化物质的调控,进而调控精子细胞内钙离子的浓度

04

本来路途就充满了重重艰险,可现在“小蝌蚪”的质量还越来越差,男性的精子数量从20世纪50年代的6000万个/mL下降到目前约1500万个/mL,前景堪忧啊~

跨过重重艰险找到卵子公主对“小蝌蚪”来说越来越难了。实在不行,只能求助于生殖医学的帮助了。

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