如果精子不會(huì)游泳，生命就無(wú)法繼續(xù)。一項(xiàng)新研究表明，當(dāng)進(jìn)化遇到一種有效的使精子移動(dòng)的策略時(shí)，它堅(jiān)持了下來(lái)。
根據(jù)賓夕法尼亞大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院的一個(gè)團(tuán)隊(duì)的研究，珊瑚、海膽甚至人類都共享一條控制精子活力的分子通路。該機(jī)制由 pH 傳感器調(diào)節(jié)，該傳感器在精子開(kāi)始游泳時(shí)發(fā)出信號(hào)。這項(xiàng)工作為首凱爾西施佩爾，在實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員凱蒂Barott在生物系，出現(xiàn)在該雜志的美國(guó)國(guó)家科學(xué)院的論文集。
氣候變化不僅使海洋變得更加溫暖而且更加酸化，而沉積等局部干擾可能會(huì)威脅到這一過(guò)程。
“當(dāng)我們開(kāi)始這個(gè)項(xiàng)目時(shí)，據(jù)我們所知，沒(méi)有人研究過(guò)控制珊瑚精子活力的機(jī)制，”該研究的第一作者斯佩爾說(shuō)。“我們對(duì)海洋中這一過(guò)程的驅(qū)動(dòng)因素非常感興趣，因?yàn)檫@是它們生命周期中非常脆弱的一部分。”
“物種之間精子的多樣性如此之多，因此發(fā)現(xiàn)這條通路既保守又令人驚訝，”該論文的資深作者 Barott 補(bǔ)充道。“我認(rèn)為這項(xiàng)工作凸顯了規(guī)范這一功能的重要性。動(dòng)物依賴于這些途徑的運(yùn)作以產(chǎn)生下一代。如果精子不起作用，那就是結(jié)束。”
精子往往是挑剔和脆弱的，對(duì)環(huán)境高度敏感。太熱了?男性不產(chǎn)生精子。太酸了?精子不會(huì)游泳。珊瑚精子的勝算特別大。雌雄同體的生物每年只在新月出現(xiàn)的幾個(gè)晚上繁殖。它們將卵子和精子釋放到開(kāi)闊的海洋中，精子必須在那里游過(guò)水柱，希望能有一場(chǎng)富有成效的比賽。
與鮮為人知的珊瑚精子相反，海膽可作為研究精子的模式生物。但是，盡管它們的外觀，海膽與人類的關(guān)系比與珊瑚的關(guān)系要密切得多，而且負(fù)責(zé)使它們的精子運(yùn)動(dòng)的信號(hào)級(jí)聯(lián)也與脊椎動(dòng)物的高度相似。因此，賓夕法尼亞大學(xué)的團(tuán)隊(duì)很想知道珊瑚精子活力的調(diào)節(jié)是如何比較的。
他們從珊瑚可能具有類似機(jī)制的線索開(kāi)始。
“我們的實(shí)驗(yàn)室研究了一種非常古老的 pH 感應(yīng)酶，它存在于珊瑚中，”斯佩爾說(shuō)。“它存在于人類精子和海膽精子中，我們想知道，'嘿，它也存在于珊瑚精子中。它可以控制什么?'”
為了找到答案，研究人員一直等到夏威夷卡內(nèi)奧赫灣的某個(gè)新月之夜，才將珊瑚蒙蒂波拉釋放的卵精子束收集起來(lái)。他們迅速采取行動(dòng)，將精子帶回實(shí)驗(yàn)室，將它們保存在無(wú)鈉海水中。“它的作用是阻止所有這些信號(hào)通路運(yùn)行，因此它們被凍結(jié)在不動(dòng)的狀態(tài)，”巴洛特說(shuō)。“然后你可以添加一種化學(xué)物質(zhì)來(lái)人為地提高它們的 pH 值，精子就會(huì)立即開(kāi)始游動(dòng)。”
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