卵细胞为何选择最幸运的精子而不是最优秀的精子？ 第1页

正好最近刚看了一篇报道，新的研究表明，很可能卵子并不是像传统观点认为的那样，被动地随机接受一个精子，而是发挥了积极的选择作用。原文来自：“胜者为王”的受精游戏：卵子可能主动选择某些精子 - 卵子,精子,受精 - IT之家

传统观点认为，在“胜者为王”的受精游戏中，数百万精子竞争朝向卵子游动，卵子则在终点线上被动等待。

对于能够获得奖杯的精子获胜者，取决于它们最后的冲刺。精子的身份是随机的，卵子一直被动等待着，直到最强精子最终抵达。

太平洋西北研究所首席科学家乔伊·纳多（Joe Nadeau）正在挑战这一教条理论，随机受精应当导致后代基因组合的特定比例，但是纳多从他的实验室里发现两个例子，结果表明卵子受精远非随机：某些配对基因比其它基因更有可能。

在排除了明显替代解释之后，他得出唯一结论——卵子受精并非完全随机。

纳多说：“这是一种相当于选择伴侣的配子。”他的假设是这样的，卵子使用特定的基因吸引精子，同时反之亦然，生物学已逐渐认识到，卵子并非顺从、温顺的细胞，它们在繁殖方面具有积极作用，人们可以在生命最重要的进程中添加进化控制和选择。

按照传统理论，由奥地利遗传学家格里哥·孟德尔（Gregor Mendel）提出的分离定律，父母携带各自两种基因副本，将随机分离成为仅携带一个副本的配子。如果父母是杂合子（heterozygotes）——他们携带一个基因的两个不同版本，那么他们子女出现杂合子的概率为50%，他们子女携带两个不同版本的相同基因概率为25%，另外25%的概率是与其它基因的杂合子。大家在高中生物课上都是这么学的。

这项显著差异表现在2005年纳多的研究观察，当时，他开始研究老鼠身上两种特殊基因的遗传特性，之后发现它们随机受精的可能性完全消失。在纳多的西雅图实验室里，他开始怀疑孟德尔的分离定律是否错误？

纳多并未着手置疑孟德尔的分离定律，相反，他希望知道两种基因（Apobec1和Dnd1）之间的交互性如何影响患睾丸癌的风险，这是最可能遗传的一种癌症。

当纳多和他的博士生詹尼弗·泽彻尔（Jennifer Zechel）培育携带一只雌鼠，该雌鼠具有一个正常和一个变异的Dnd1副本，并与Apobec1杂合子的雄鼠进行交配，所有事情都遵循着孟德尔分离定律，到目前为止，它们一切情况正常。

但是在实验中对它们进行逆向培育（雌鼠具有Apobec1杂合子，与具有Dnd1杂合子的雄鼠进行交配），事情就变得奇怪了，他们发现仅有27%的后代具有突变Dnd1，突变Apobec1，或者同时具有Dnd1和Apobec1，而按照传统理论预期的概率应为75%。

作为一名用几十年时间研究遗传基因的研究人员，纳多意识到存在许多因素能够影响卵子受精随机性概率。

如果一个受精卵子最终是一个隐性基因的两个突变副本，这种胚胎可能在发育早期死亡。像这样的胚胎致死变异将影响纯合子（homozygotes）转变为杂合子的概率，但同时也会减少每窝幼鼠的平均数量。

然而，纳多和詹尼弗培育的幼鼠都有标准的产仔数量，他们并未发现受精之后早期夭折的老鼠胚胎。

纳多推断称，或许问题在于精子，而不是卵子。

因此，他进行了新的实验，将具有突变和没有突变的雄鼠与健康无突变雌鼠进行交配，发现两种情况下雄鼠的受精情况没有什么差异，如果突变影响了精子的形成，那么它们就变得非常明显。逐步地，纳多和研究小组排除了导致后代基因不稳定性的每一种可能性，除了一种：在受精过程中，卵子和精子对突变基因具有偏向性选择。

纳多认为，一些人应当观察到这一点。因此他搜寻了大量科学文献。虽然他可以发现许多无法解释后代受精随机性比率的实例，但是没有一个实例是以追溯基因偏向型受精作为答案。

纳多说：“我不认为我们仍不清楚卵子受精随机性的普遍性，以及它们如何经常会出现。每个人仅是将其解释为胚胎致死，因为我们所看到和探寻的都是基于我们已掌握的知识。”

纳多的一个研究实例来自于加拿大阿尔伯塔大学癌症研究员罗斯琳·戈德布特（Roseline Godbout）的实验数据，罗斯琳研究了眼癌形成过程中DDX1蛋白质起到的作用，眼癌是一种较高遗传性的幼年期癌症。

体内缺少一个DDX1基因功能副本的老鼠看上去正常健康，当戈德布特和奥地利马克斯F。

佩鲁茨实验室博士后研究员德文·热尔曼（Devon Germain）培育了雄性和雌性杂合子，他们发现没有后代缺少DDX1副本，然而根据简单的孟德尔法则应当具有25%缺少DDX1副本的概率。

考虑到基因对于DNA复制的重要性，这项结果并不令人吃惊：没有DDX1蛋白质的纯合子后代胚胎很容易死亡。罗斯琳和热尔曼还发现，两个DDX1蛋白质副本的纯合子后代出现概率远低于预期。一系列复杂的交配实验使科学家提议称，在他们的实验中，源自罕见突变的研究结果与DDX1基因密切相关。

纳多对此并不信服，他问询罗斯琳是如何在实验室验证没有DDX1基因纯合子将在胚胎期死亡，但是罗斯琳并未提出相关验证证据。同时，纳多还问询了是否他们考虑过基因偏向型受精，在该情况下卵子更倾向于具有逆向DDX1基因型精子进行融合。

热尔曼回忆称，我们真的认为这仅是一种奇怪的遗传模式，我们并未考虑过随机受精。后来热尔曼突发奇想，决定重新评估他实验中的所有原始数据，当他查看数据时，想起了纳多电子邮件中提示的问题，随后对该问题涉及的数据进行分析，发现基因偏向型受精可能是“最靠谱的解释”。

纳多说：“我们被我们的偏见所蒙蔽，这是一种以不同思考方式，分析受精过程中的不同影响。”乔治·华盛顿大学进化生物学家莫莉·马尼尔等其他科学家表示，纳多的假设非常有趣，并且貌似合理，但是没有人有任何证据表明这是如何发生的。纳多对此观点表示同意，他说：“在受精过程中，雌性会有既得利益，存在维生素B的新陈代谢，例如：叶酸，它是精子和卵子形成的重要信息分子。我们实验表明，这些分子在受精过程中发挥了巨大作用，并且某些信息基因的异常可能会改变精子和卵子之间的相互吸引。”

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有许多研究都出现了后代随机性比例的问题，然而出于偏见，在纳多之前的科学家居然都忽略了这一点。真是再次让人深深感受到偏见的危害有多大，有多么难以避免。还好科学依旧在进步，我们离真相又近了一步。

补充：不过显然卵子并不能筛掉所有存在基因缺陷的精子，不然就不会有遗传病了。这其中的机制很复杂，还有待于进一步研究。

更新一波

有不少朋友在评论里问到先天疾病或者缺陷的问题：

先天性疾病成因很复杂。有一些先天性的疾病，有可能是是受精卵形成之后，胚胎在发育过程中遇到障碍造成的。这个回答里描述的其实是精子和卵子结合的过程。当他们结合成功之后，新生命的孕育才刚刚开始。这个时候，精子和卵子分别带来的染色体结合，分裂之后形成胚胎。这个过程中可能会出现一些问题。比如唇裂。唇裂是在胚胎发育到第四周的时候，两侧上颌突与中鼻突融合时受到障碍造成的。具体成因目前尚不明确，但有一些研究认为，跟环境因素比如营养，病毒感染，X光照射，还有遗传都可能有关系。

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简单回答的话，并不能说卵细胞选择的是「最幸运」的精子。最终成功受精的精子算是幸运的，但一定是在有足够实力的前提下才能被挑选的。

其实也不能完全说是卵子「选择」了精子，而应该说是精子的实力+运气「争取」而来的最终受精。

如果一定要说是选择，那这种选择也应该是人体提供的，因为人体设置了一系列严格的筛选机制，而实力足够强，运气又不差的那个精子通过努力争取而成功。即使是这样，其他落败的精子也在帮助最后那个精子取得成功里面起到了不小的作用，因为单个精子孤军直入的话，是不可能越过重重障碍见到卵子的。

精子要见到卵子并最终成功受精大致要通过四关：

第一关：沿子宫颈逆流而上游入子宫。在这个过程中绝大部分的精子会被阴道酸性的环境杀死。

第二关：通过第一关的极少部分精子进入子宫里继续奋力前行，其困难程度不亚于横渡英吉利海峡。

这一关主要考察精子的运动能力和获能能力。事实上，在这一关里面，跑的最快的不一定能成功，因为最快最活跃的精子孤军深入前方，很快就被人体免疫系统（巨噬细胞）消灭了。反而是跑得快又不是最快的第一梯队精子，可以成功活下来。当然，跑得慢的肯定也没戏了。

第三关：上一关通关成功，又只有极少数的精子，会进入更凶险的输卵管。然鹅，人体有两条输卵管，而卵细胞只有一个。所以正确选择了输卵管的那批精子，才有机会在输卵管壶腹部见到卵子。这一关，可以说确实是需要运气的，但好歹只有两个选项，选择正确的概率也有50%左右，况且即使选择了正确的输卵管，最终进入壶腹部的精子还是要靠实力，毕竟输卵管又会淘汰绝大部分的精子。

第四关：终于，独一无二的卵子出现了。精子们一哄而上，争抢与卵子结合的权利。但事实上，这一关只有一个精子单打独斗是不行的，因为卵子本身还给自己建了护城河（卵膜）。毕竟，这么珍贵的卵子需要足够矜持......

要穿越卵膜进入卵子，需要一群精子（不少于数十个）齐心协力攻城，当时机来临，还是足够强壮的精子抓住机会成功进入，成为与卵子结合的幸运儿。当一个精子进入卵子之后，卵膜就会封闭，竞争结束。

这一关，靠的是精子的相互竞争而又共同合作完成的。

所以说，人体设置了一系列严格的筛选机制来挑选优质的精子，从几亿个精子到最后只剩下数百个甚至数十个，最终还是靠那个足够有实力，但运气也不能太差的精子通过一系列努力争取而笑到最后。

所以，有运气还那么拼的你，不点个赞再走吗：）

PS: 图片来自网络，侵删

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你被生到这个围险重重的世界上来之后，竞争其实远还没有结束，光非正常死亡就千奇百怪，戳这里看看都有哪些奇葩的死法吧！：