精子為了最終勝利居然會給對手「投毒」?這操作厲害了!
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生命的誕生是一個神奇的過程,也是一個殘酷的過程,
雖然孟德爾遺傳性預測,所有參與競爭的精子都有平等的成功幾率,
但是在精子追尋卵子的過程中,絕大部分都是「炮灰」,最終的勝利者只有一個。
最近科學家們通過研究發現一個有趣而殘忍的現象,精子在生命初期的競爭,並不僅是比誰跑得快那麼簡單,
一些精子為了成為那個最終的勝者,竟然會對競爭對手「投毒」......
(示意圖)
今年2月4日,科學期刊《PLoS遺傳學》上刊登了一篇研究精子運動的論文,
論文是由德國馬克斯·普朗克分子遺傳學研究所的Alexandra Amaral和Bernhard G. Herrmann共同撰寫的。
科學家們早就發現,哺乳動物的精子利用鈣離子(Ca 2 )和環磷酸腺苷(cAMP)信號產生鞭毛攪動,從而實現向前遊動,
不過,精子是如何自我驅動游向卵子的,至今仍是一個謎,
這次德國科學家們是在研究小鼠的精子運動時,發現了一個有趣的現象——
一部分精子,竟然會暗算競爭對手。
其中的關鍵角色是一個叫做t-單倍型的基因組,它存在於小鼠的第17號染色體上,
科學家發現,t-單倍型具有極強的遺傳性,攜帶t-單倍型的雄性小鼠後代,遺傳t-單倍型的幾率高達99%,
那麼,為啥t-單倍型具有如此強的遺傳性呢?
科學家們展開了研究。
動物睾丸會產生精原細胞,經過分裂變形最終形成精子,
科學家們發現,在雜合子(t/ )雄性小鼠的精原細胞中,t-單倍型會產生一種基因變異,干擾調控信號,
在精原細胞發育初期,t-單倍型會釋放這種干擾因子,對所有精原細胞「投毒」。
(示意圖)
同時,t-單倍型還會產生一種「解藥」,只不過剛開始它不打算使用,
要等到精原細胞發育後期,分裂成攜帶t-單倍型的精子和不含t-單倍型的普通精子( ),
也就是說,t-單倍型精子才有「解藥」,能自己「解毒」,
普通精子( )沒有「解藥」,也就無法解毒。
論文作者Herrmann打了個比方:「想像一下,這就像在一場馬拉松比賽中,所有參賽者都喝了有毒的水,但其中一些參賽者私下服用了解藥。」
這會導致兩種截然不同的結果——
t-單倍型精子身體倍兒棒,能一路游直線向卵子奔去,成功幾率比較大,
但普通精子( )就慘了,它們中毒後無法游直線,經常在原地打轉,直到死去。
(示意圖,t-單倍型精子游直線,普通精子原地打轉)
利用「投毒再解毒」這招,t-單倍型精子和卵子結合的成功率就增加了,
所以t-單倍型才會有那麼高的遺傳幾率。
照這個思路想想的話,最終勝出的那個精子,在各種意義上都更厲害了啊-。-
ref:
https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1009308
…………………………
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