在卵子受孕前,精子之间的斗争很残酷


在卵子受孕前,精子之间的斗争很残酷

新的研究表明,一些精子细胞是残酷的操盘手,在受精的竞争中,扼杀了竞争对手。 这些邪恶的精子"毒害"其它的精子对手,迫使它们游动无力,原地打转,直至死亡。

在今年2月4日发表在《PLOS遗传学》杂志上的一项研究中,柏林马克斯·普朗克分子遗传学研究所(MPIMG)的研究人员在显微镜下对家鼠精子细胞进行了研究,以便更好地了解一种称为t-单体型( t-haplotype )的特定DNA序列的影响力。研究小组从先前的研究中已经知道,携带这个基因序列的精子细胞往往向前游动的方向更直(而不是死于原地打转中),而且也比其它的精子游得更快。


在卵子受孕前,精子之间的斗争很残酷

©由实时科学。T-单体型精子(蓝色轨迹)可以毒害和抑制它们的竞争对手(绿色小圈),迫使它们原地打转。

现在,他们发现那些高效力精子的战术非常卑劣

MPIMG主任伯恩哈德·赫尔曼说:"含有t-haplotype的精子能够瘫痪其它精子。诀窍是,t-haplotype型精子既可以'毒害'所有精子,也可同时产生解药。而且这种解药只对t-精子型(具有t-haplotype的精子)有效,可以保护它们自己。

赫尔曼说,就像马拉松比赛,"所有参与者都饮用了有毒的饮料",但只有部分选手获得了解药。

t-haplotype 是一系列链接基因,在世界各地的家鼠细胞内位居17 对染色体中。(与有23对染色体的人类不同,老鼠只有20对)。赫尔曼称它为"自私"的基因,这些遗传物质的唯一使命就是:复制自己。据研究人员称,t-haplotype的残酷行为可以代代相传,携带t-haplotype副本的雄性家鼠,会将其遗传给多达99%的后代。

在研究了100多个小鼠的精子细胞后,赫尔曼等对这种自私 t-haplotype 的狡猾策略有了更多的了解。他们发现,t-haplotype"毒害"所有精子细胞生成的早期阶段,对每个精子细胞注入了某些基因,抑制其正常的运动能力。

直到后期阶段,当每个精子细胞一分为二裂变时,"解毒剂"才会发挥作用。分裂后,一半的精子细胞继承了17对染色体上的t-单体型基因。这些幸运的精子,t-haplotype提供了新的基因变异,逆转了"毒药"的抑制作用。

而另一半精子细胞不携带t-单体型或其遗传"解药",生存则变得举步维艰。这些中毒的细胞在直线游动上遇到了大麻烦(游动是精子细胞的一项重要的技能,它唯一的目标就是全速地向未受精的卵子冲刺游动)。在他们的研究中,研究人员发现,许多没有解毒剂的精子在死亡之前会迷失方向,绕着圈子游动,而它们的t-haplotype竞争者则直线向前游动。

"我们的数据突出了精子细胞在残酷地竞争,"赫尔曼说。遗传差异可以使个体精子在生命竞争中占据优势,从而促进特定的基因变异遗传给下一代。

看来,人之初性本善,并不尽然。

(原创编译)

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页面更新:2024-04-18

标签:伯恩   精子   家鼠   解毒剂   残酷   卵子   遗传学   染色体   研究人员   体型   解药   基因   原地   抑制   细胞   发现

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