引言

今天在一个手机论坛上,我和一位网友在 “精子进入卵细胞是否代表它跑得最快” 这个问题上产生了一点分歧,而我们之间的争论已经有上升到过激言论的趋势。

而我是一个认死理的人。我希望用较为科学的求证来解决这个问题。

我先把 层主 的原话放在这里:

最早接触卵细胞的米青子是无法直接和卵细胞结合成为受精卵的,而是需要很多米青子渐渐腐蚀掉卵细胞外层的一层细胞膜才能有米青子和卵细胞结合,所以说你并不是跑的最快的,只是最幸运的。

我们先不谈 “所以” 之后的部分,单单看这之前的事实,层主有什么点是说对的嘛?

完全错误。

接下来我从精子到达输卵管壶腹部开始,理一理受精的主要过程。

精子与卵透明带的识别和结合

必要结构

透明带

大多数哺乳动物的卵子排卵时并没有完成减数分裂,处于第二次减数分裂的中期。

卵子周围有两层成分包围,其一是透明带(zona pellucida, ZP),它是生长期的卵母细胞和颗粒细胞分泌的 非细胞成分,由 ZP1、ZP2 和 ZP3 三种糖蛋白组成;其二是卵丘细胞层,它是由卵丘细胞(cumulus cell,一种体细胞)和细胞间富含透明质酸的非细胞成分组成的。

顶体

在精子头部的顶端,有一个由高尔基体发育而来的顶体(acrosome),它是一种特化的溶酶体,含有许多水解酶类,如放射冠穿透酶、透明质酸酶、神经酰胺酶和磷酸酶等,其中以放射冠穿透酶和透明质酸酶与受精关系最为密切。

主要过程

精子抵达 ZP 表面时,和 ZP 发生了初级识别和次级识别。未发生顶体反应的精子与 ZP 之间首先发生初级识别,它诱发精子顶体反应的发生;顶体反应发生后的精子与 ZP 之间发生次级识别,精子穿过 ZP。

初级识别

精子与卵子 ZP 之间的初级识别由 ZP3 和精子质膜上的 ZP3 受体介导。小鼠实验表明,ZP3 与受体结合后,形成受体-配体复合体,一方面使精子附着在 ZP 上,另一方面激发精子发生顶体反应。

顶体反应

发生初级识别之后,顶体外膜与质膜发生融合,释放顶体内的水解酶类,这一胞吐过程称为 顶体反应(acrosome reaction)。顶体反应释放的水解酶类消化 ZP,是精子穿过 ZP 而到达卵子表面的必要条件。

次级识别

发生顶体反应的精子与 ZP2 相互作用,发生次级识别和结合。ZP2 引导精子穿过 ZP。

精子与卵质膜的结合和融合

精子发生顶体反应穿过 ZP 之后,来到卵质膜表面,并于卵质膜结合并融合,整个精子进入卵子。

精子细胞膜上的 Izumo1 与卵细胞上的 Juno 蛋白结合,完成了精卵之间的相互识别,精子头侧面附着在卵子质膜上。在哺乳动物中,顶体内膜不能参与融合,参与精卵融合的是精子头部赤道段附近的质膜。也就是说,精子的顶体反应对精卵结合不是必要的,而对精卵的融合是必不可少的。

进一步说,顶体反应不仅对精子穿过透明带是必要的,而且在顶体反应过程中,精子膜蛋白的迁移和变化还构成了精卵融合的分子基础。

我猜测很多人在这个问题上的误解是,发生顶体反应之后精子的活性会受影响,甚至会死亡,真正受精的的精子是踏着前辈的尸体进入卵细胞的。而事实并非如此。

多精受精的阻止

精子穿入卵子后,卵子皮质颗粒的内容物很快释放到卵周隙中,引起透明带反应,使得 ZP3 灭活, ZP2 水解,精子无法发生初级识别或者次级识别;精子膜与卵质膜的融合,引起了卵质膜反应,对其机理了解的不多,但 Juno 蛋白的失活极有可能使其中的一部分。

回应

为什么层主错了

最早接触卵细胞的米青子是无法直接和卵细胞结合成为受精卵的

最早接触到卵细胞的精子当然最后可能直接和卵细胞结合。前面说了,ZP 是非细胞成分

而是需要很多米青子渐渐腐蚀掉卵细胞外层的一层细胞膜才能有米青子和卵细胞结合

顶体反应消化 ZP,ZP 主要由糖蛋白组成。

你并不是跑的最快的,只是最幸运的

你一定是最先完成顶体反应的。因为你可以与卵细胞融合当且仅当你完成了顶体反应,所以靠 “舔包” 来进入卵细胞是不切实际的。结合顶体反应的过程,如果有人说你是跑得最快的,我难以反对.

当然,你是不是最幸运的,这一点我没法下断言。毕竟受精过程中尚有很多细节待后人完善。

为什么标题党需要质疑

一个精子是不足以溶穿透明带的,要很多精子齐心协力才行。

我不知道这位作者的这个言论从何而来。我尚未找到有关精子穿过 ZP 的时 “协作” 的资料,但是我可以给你看一张图片。

这张图来源于《细胞生物学期刊》,主要的目的是验证 ZP2 在受精过程中的重要性。我们可以不管这一点,单单看左边,实际上到达 ZP 的精子数量不多。一句话否定 “一个精子溶穿透明带” 的可能,我觉得不够使我信服,除非我拿到了相关的实验数据。

总结

感谢这位网友激励我收集了近几年的研究论文。我手头上的书籍出版时间比较早,直接拿来用可能存在很多事实上的问题。

至于我对这个问题这么较真的原因,很简单。我知道层主本无恶意,但他说出这样的话,我主观上认为是被标题党营销号害的,而我极度反感这种现象。

我写这篇文章不是针对某个人,我只希望给读者一点思考:面对这种于我们常识相悖的 “科学知识” 时,是否应该抱着求真的态度去寻求背后的科学依据,而不是用猎奇的心态将之奉为金科玉律。

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  1. kal0rona
    Jan 08, 2019

    你用错成语了,明明是金科律玉(滑稽

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    • xgzepto
      Jan 08, 2019

      为国家省点子弹吧(

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