數以百萬計的精子參與到受精的角逐中，它們就如同沙場上的千軍萬馬在衝向卵子的過程中「過五關，斬六將」，最後拼盡全力的獲勝精子獨得卵子青睞。
近日，發表在開放獲取期刊《eLife》上的一項新研究中，來自美國耶魯大學的研究團隊發現，這些最終勝出的精子具備一些關鍵的分子特徵，使它們與「手下敗將」區別開來。
據世界衛生組織的統計數據顯示，從2010年到2014年，全世界約44%的懷孕是計劃外的，有超過一半的懷孕最終都是以墮胎告終，而終止妊娠會增加女性的死亡風險。因此，有必要向那些想要實行計劃生育的人提供有效的方法。
現代安全套的前身最早可以追溯到古埃及，而基於激素的女性口服避孕藥自二十世紀中葉開始使用。今天，大多數避孕藥具是供女性使用的。傳統的男性選擇包括保險套（僅部分有效）和輸精管切除術，但由於不可逆轉，導致男性的接受度較低。因此，全世界需要新的男性避孕藥，而精子就是那個明顯的靶點。
眾所周知，精子有類似尾巴的結構，其上嵌有鈣離子通道，這使它們可以運動並穿過雌性生殖道到達卵子。這些特異性鈣通道CatSper的每個小孔都由四個亞基組成，即CatSper1到CatSper4，它們共同發揮著控制精子流動性和導航等功能。CatSper1和CatSper2定位於精子尾部的線粒體上，在精子運動中發揮作用；CatSper3和CatSper4定位於精子頭部，在精子超活化、穿卵等功中發揮作用。
研究人員將它們戲稱為精子的「競賽條紋」。
研究通訊作者、耶魯大學醫學院細胞與分子生理學系助理教授Jean-Ju Chung發現，形成這些競賽條紋的一個亞基在精子選擇受精的過程中發揮至關重要的作用。
利用3D分子成像和人工神經網絡建模，Chung的實驗室設計了一種可視化跟蹤和量化雌性小鼠交配後生殖道中精子的方法。他們發現，進入輸卵管的獲勝精子具有完整的Catsper1亞基通道；而其他精子可能會因為失去完整的CatSper1而失去正常的CatSper鈣通道。所以，淘汰的精子變得動彈不得，只能被甩在了後面。
研究人員發現，進入雌性生殖道的優勢精子還具有其他一些特徵：它們往往已經失去了精子頭部的頂體結構，這可能是使卵子受精的前奏。哺乳動物精子的頂體是—個膜性帽狀結構，覆蓋著精子核的前端。
自動靶向精子運動和與小分子的頂體反應
研究人員表示，對精子分子特徵和生殖道內相互作用的深入了解，有助於為不育症開發新的治療方法，以及男性的節育方法。
在不育男性的CatSper基因中發現了突變，這可能也成為治療不育的靶點。
研究人員表示，由於CatSper鈣通道對精子的功能至關重要，因此阻斷它可能會帶來非激素避孕藥的發展，並且對男性和女性的副作用都可以降到最小。
Chung說：「更好地了解如何選擇最適合的精子細胞，以及在女性生殖道受精後如何清除那些淘汰的精子，將可以改善目前的輔助生殖策略。」
論文連結：
https://elifesciences.org/articles/55396