新發現:人類卵子會進行二次擇偶,給自己喜歡的精子「開後門」

2020-12-04 胖福的小木屋

每個人體中生存的細胞就多達200多億個,每個人體細胞的數量,相當於目前地球人口總數量的3倍,可見細胞家族之龐大。這麼眾多的細胞家族成員,每一個都是一個獨立的生命體。單一的細胞既可以獨立自由地生活在特定的溶液中,也可以通過特定的方式,有序組合成不同的生命體。

比如白細胞,白細胞每天都遊走在身體中的各個角落,搜尋著可能進犯我們的病原體,它們一旦發現病毒,就會將其緊緊銬住,然後將病毒吞食。

甚至你可以將一個細胞看成一個小的獨立王國,每個王國負責的任務並不相同。比如細胞膜負責保衛細胞內部的安全,它有人臉識別系統,像微小分子,諸如水分子和氧分子等等,都已經進入它的資料庫,可以自由通行,像大分子,則還有專門的通道,而DNA則相當於這個細胞王國的國王,負責發號施令。

許多細胞的運動方式是不一樣的,比如動力細胞,就相當於是一個人在跑步。因為它有「腳:。

而精子和卵子作為人類的生殖細胞,它們也有自己的運動方式,被譽為「光學顯微鏡與微生物學之父」列文虎克,他經由手工自製的顯微鏡,首先觀察並描述單細胞生物,他當時將這些生物稱為「animalcules」。

1677年,列文虎克將他新研製的顯微鏡對準自己的精液,首次觀察到了人類的生殖細胞,這被他本人稱為生涯中的重大發現,通過顯微鏡,他發現精子是由尾巴推動的,當精子頭部旋轉時,尾巴似乎左右擺動。這個認知左右了340年人類對精子運動的理解。

近日,在《Science Advances》上。英國謝菲爾德大學(University of Sheffield)科研團隊發表了一篇論文《Sperm don't swim anything like we thought they did, new study finds》,表示精子的運動方式並不是我們想像的這樣,這只是列文虎克的視覺錯誤。

得益於科技的發展與進步,謝菲爾德大科研團隊利用能夠進行三維成像的顯微技術和每秒可拍攝55000幀的高速攝影機,在顯微鏡載玻片上記錄了人類精子的遊動過程。

3D顯微鏡和高速視頻顯示,精子根本不是那種簡單、對稱的運動。相反,它們以一種滾動的旋轉來補償它們的尾巴實際上只向一側跳動的事實。

精子的尾巴並沒有像鞭子一樣左右擺動。相反,它們的運動方式其實是一種不對稱的、螺旋式的三維前進,並非單純地左右擺動。

精子只能朝一個方向前進。為了扭轉這種不對稱的尾部運動,精子頭部在尾巴運動的同時以一種抖動的方式做旋轉運動。頭部旋轉和尾部實際上是由兩種不同的細胞機制控制的兩種不同的運動。但當它們結合在一起時,在360度旋轉的過程中,單側的尾部運動變得平衡,這就增加了向前推進的能力。

這種運動方式其實和太陽系的行星跟隨太陽在銀河系中穿行的樣子差不多。以銀河系平面為參照,整個太陽系都沿螺旋式軌道繞著銀河系中心旋轉。而且,太陽系中的行星軌道也呈螺旋式。

不僅如此,在我們日常生活中,螺旋式的事物也非常常見,包括植物形態、花朵形態,從植物到動物、從生物到非生物,大到宇宙、小到DNA。這是一個巧合還是隱藏著什麼奧秘,目前我們還未得知

同樣是在近日,《英國皇家學會會刊·B》上發表,標題為《卵子的化學信號促進了人類神秘的雌性選擇》《Chemical signals from eggs facilitate cryptic female choice in humans》。

這篇文章顯示在人類選擇了配偶之後,卵子還會進行二次擇偶,從精子當中選出自己心儀的對象,至於卵子的擇偶標準,擇偶要求是什麼樣,目前科學家還無法深入微觀層面去了解。

我們要知道,除了人類之外,所有動物生存的核心命題都是繁衍,所以雌性都會挑選對雄性進行挑選,讓更加能適應環境的基因得以留存,這是物種得以延續的主要原因。

儘管人類具有了自己意識,不再以繁衍為核心命題,但是卵子還是在兢兢業業執行著自然賦予的命令,尋找最優質的配偶,實現基因最優,這樣將有利於人類種群更好地適應環境,從而實現物種的延續,可以說,卵子為了人類可以說操碎了心。

通過從16對接受生育治療的夫妻中採集了卵泡液和精子樣本,然後通過不同的組合放在一起,科學家發現,首先卵子會對精子進行一個初步的判斷,只有被卵子選中的精子才會進入第二關,然後第二關就是賽跑,在賽跑過程中,精子要經過賽道障礙、化學攻擊等殘酷的試驗,可以說精子為了得到卵子的垂青,那是跨越了千山萬水,踏遍了「刀山火海」。在這一步,絕大部分的卵子將會被淘汰。

當精子歷經考驗終於靠近卵子後,卵子會立即釋放出卵泡液(卵泡液是在卵子發育和釋放過程中包圍著卵泡的富含營養的液體,精子必須遊過卵泡液才能到達未受精卵),它誘導具備極強基因相容性的精子靠近它並結束這一擇偶過程,而其他精子則會因為卵泡液前進受阻,慘遭失敗。

貌似最後卵子的行為有些作弊的嫌疑,但是卵子之所以這樣做,還有那句話,為了實現基因最優。

而且科學家發現,雖然人類自身選擇了配偶,但是不代表配偶的精子也能夠得到卵子的垂青,卵子並不總是與女性對伴侶的選擇一致。當比較兩個男人的精子時,卵子從中意的男人那裡吸引的精子要多出18%到40%。

因為只有一顆精子能夠和卵子結合,這也就大大提高了卵子被自己喜歡的精子受孕的機率,這可以說是堂而皇之的「開後門」。而卵子喜歡男性的標準究竟是什麼?科學家目前還處於研究之中。

至於卵子為什麼會這樣挑三揀四,對於卵子和女性來說,受精之後會有很多額外的代價,比如懷孕的花費。由於這些成本,卵子會慎重選擇讓它們受精的精子,從而誕生最優質的寶寶,這樣存活率更高,適應環境的能力會更強,更利於種群延續,這樣就可以相應減少女性懷孕的成本。

在這個過程中,精子完全是處於被動的地位,因為精子和卵子的目的並不一樣,精子的目的是為了成功使得卵子受精,從而讓自己的基因延續,而卵子則是希望可以實現基因最優,從而減少女性懷孕的成本。

論文來源:

《Sperm don't swim anything like we thought they did, new study finds》

《Chemical signals from eggs facilitate cryptic female choice in humans》

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