過五關斬六將授精路上精子需克服母體“刁難”
最新研究表明,女性生殖系統的形狀只允許強壯的“精子”通過前往卵子。而對於大多數精子來說,那裡就是它們的“葬身之地”。研究人員已經找到證據證實,女性生殖系統的構造會阻止弱小的精子抵達目標。研究人員借助小型實驗模型和計算機模擬發現,從子宮頸到卵細胞的這條道路上,有一些狹窄點會像大門一樣只允許游動速度最快的精子通過。
對人類和公牛的精子測試表明,只有最強壯的“游泳健將”才最有可能通過那些狹窄的點,而瘦弱的個體在接近時會被迎面而來的體液推回。該研究的首席作者,康奈爾大學的Alireza Abbaspourrad稱:“這些狹窄結構的整體效果就是阻止緩慢的精子通過,並且篩選出能動性最強的精子。”
自然授精可以說是場殘忍的競爭。在人類和其它哺乳動物體內,這種競賽開始時會有超過6千萬的精子同時開始衝刺。每一個精子的目標都是卵子,但是對於每個個體來說都必須超過所有的競爭對手,並且忍受免疫系統帶來的酸性損害才有機會成功。
之前曾經有人研究過精子的游泳技能,但是康奈爾大學的科學家專注的是精子如何通過女性生殖系統內的那些狹窄部分,比如說子宮與輸卵管之間的狹窄通道。這些通道會帶來特殊的挑戰,尤其是這些精子正逆流而上,這意味著它們必須與流向它們的體液相抗爭。
Abbaspourrad稱:“如果你查看哺乳動物生殖系統的解剖圖,你就能夠看到通往卵子的管道並不是一成不變的。在某些點會變得極其狹窄,只有少量精子能夠成功通過。”為了了解精子在這些通道內的行為表現,Abbaspourra和他的他的同事建造了一個小型的“微流體裝置”來模擬精子必須通過的那些狹窄通道。這個裝置有三個小型眼狀腔室,每個都被一個窄點分隔。
科學家將精子注射到這個裝置中,精子必須逆流游動才能進入那些腔室。研究人員在《科學發展》雜誌中寫道,部分游動速度夠快的精子才能通過那些窄點,大多數都被迎面而來的水流沖走。無論是人類精子還是公牛精子,都在這個裝置中有著相同的表現。
在一項試驗中,一顆精子以每秒84.2毫米的速度成功通過了其中一個窄點,而它的競爭對手每次嘗試都被水流沖回。能動性最差的精子被沖的最遠,這就讓強壯的個體有更多的機會完成最後的嘗試。
謝菲爾德大學男科學教授Allan Pacey稱:“研究結果表明,只有最快的精子能夠逆流通過這些最狹窄的點。這個過程不僅有著完美的生物學意義,而且能夠幫助我們解答女性生殖通道如何能夠確保最優秀的精子為卵子授精。”