精子:游泳和生存

首先，在我们对细胞运动的探索中，我们要谈论的是让我们来到这里的细胞:精子!Allan Pacey是谢菲尔德大学的精子专家，他向Chris Smith讲述了所有细节。

艾伦-是的，蝌蚪是观察大多数精子类型的好方法。这个主题有很多变体。但如果你愿意，它是把男性染色体传递给女性染色体的载体。DNA在蝌蚪的头部，然后是中间的线粒体。那是在一个叫做中间的东西里。然后是长尾。令人难以置信的小人类精子，如果你能把它们按下排列，一毫米就能有20个精子。

克里斯-尾巴是用来提供推进力的。不是吗?因为精子要做的关键事情之一就是移动。

是的，当然，这是怎么发生的是个好问题。想象一下你在海边买的那块石头，把它切成两半，中间写着布莱克浦或布莱顿。如果你把精子的尾巴切成两半，你会看到一系列的小管——它们被称为微管。这些小管一起滑动，这就是我们通常所认识的尾巴的鞭状运动。

克里斯-精子一直都是这样吗?例如，当它们在睾丸中产生时，它们是否一直在游泳，或者它们是否可以开启或关闭这种功能?

所以在精子被释放之前，它们不是在游泳。它们被储存起来了。但是当它们被释放出来的时候，男性身体的化学物质会被移除，而女性身体的刺激性化学物质会激活它们。精子会一直游到死。从人类的角度来看，在高等哺乳动物中，精子经常游到卵子附近，然后它们倾向于降低能量，等待卵子。如果你喜欢的话，这是一种非常优雅的保持机制。

克里斯:就像走很远的路，不是吗?因为从进入女性生殖道开始，在人类体内，它们必须一路穿过子宫。然后是输卵管的顶部，输卵管是将卵子从卵巢运送到卵子的通道，卵子是从卵巢来的。当它们遇到卵子的时候，它们是如何知道它们已经遇到卵子的呢它们又是如何让卵子受精的呢?

艾伦:实际上，精子在到达受精点的过程中会得到雌性身体的帮助。所以她身体的肌肉收缩帮助精子到达那里。一旦它们进入输卵管，输卵管内的温差就会导致精子向卵子移动。鸡蛋的末端会稍微暖和一点。有一种化学信号可以帮助它们到达那里。我们不太确定那是什么，但有一些化学物质从卵子或卵子周围的细胞中释放出来，吸引精子。然后还有液体运动将精子推向卵子。一个男人，一个人类男性会向一个女人射出五六千万精子。当你到达输卵管时，可能只有大约六个。

克里斯:嗯，如果只有少数人入选，这是否意味着基本上已经进行了大规模的选拔?所有这些精子开始了这场竞赛——这是名副其实的适者生存。是最好的精子制造的吗?

艾伦:在某种程度上这是对的。这是一场大型比赛，但协调性非常高。所以当射精发生时，只有形状良好的精子进入子宫颈。如果精子是畸形的，有两条尾巴，两个头，或者它们的形状稍有不同，那么它们就不能通过宫颈粘液。它很厚。你需要在空气动力学和流体力学上非常圆滑才能通过。在子宫里，精子受到白细胞的攻击。所以，你知道，如果你想避免被白细胞杀死，你必须很快到达输卵管。当它们感知到这些来自卵子的信号时，这些精子就会改变它们游泳的方式。它们开始过度激活——我们称之为“尾巴”——四处跳动，提供巨大的力量和能量，帮助最终获胜的精子穿过卵子的外层。 It's probably only at the last few millimeters of sperm getting towards the egg that there's actually a sperm by sperm kind of race if you like, but there's probably only about half a dozen sperm at that point in the race.

克里斯-是的。我们每个人都能在这里真是个奇迹，仔细想想，不是吗?但是你提出了精子形状的问题。几年前，我在挪威拜访了一位先生，他是一位研究鸟类精子的生物学家。当他告诉我，如果你观察那些非常滥交的鸟类，它们基本上会和任何愿意交配的人交配，它们的精子形状非常不同，他说，而那些高度一夫一妻制的鸟类，比如天鹅，它们会终生交配。他想说什么?

所以一个物种内的滥交确实施加了一些精子特异性选择的压力。所以，如果你是一个雄性，在一个竞争激烈的物种中，你最好确保你的精子是最好的。这种进化的压力意味着，在整个动物王国里，有一些相当优雅的解决精子问题的方法，也有一些非常微妙的改进，可能会给雄性带来竞争优势。在灵长类动物中，有一个经典的例子。黑猩猩是高度滥交的，它们有很大的睾丸，它们产生的精子游得很快，它们非常光滑和优雅。大猩猩，不是特别滥交。相比之下，它们的精子非常糟糕。人类?有点在中间。我们有相当数量的精子，制造精良的精子。 Um, but we've also got a lot of badly made sperm too. So depending on where you are on this kind of promiscuity scale, it does have a huge impact on what the sperm look like and how well they're made.