精子让卵子受精的基因奥秘

　　据美国每日科学网站报道，英国科学家近日发现了人类精子独特的“基因签名”，对于开启卵子的生育能力和孕育新生命起到了关键作用。这一发现将对人们更好地了解受孕的奥秘有帮助。

　　在英国生物技术及生物科学研究理事会资助下，来自利兹大学的大卫米勒和大卫埃尔斯博士与来自布拉德福德大学的马丁布林克沃思博士合作研究，发现精子会写下一种“基因签名”，只能被同物种的卵子所识别。精子的“基因签名”好似钥匙，只有被同物种的卵子识别，才能开启受孕之锁。精子的“基因签名”会促进受精活动发生，也能解释一个物种如何发育出独特的基因特征。埃尔斯博士说，“我们发现哺乳动物精子有‘基因签名’，对卵子的受孕和胚胎的发育至关重要。此前人们并没有发现精子有‘基因签名’，我们认为‘基因签名’存在的时间很久远。”

　　科研人员认为，假如没有正确的“钥匙”来开启生育能力的“锁”，要么就不能成功受精，要么即使受精，也不会正常发育。人们已经知道人类精子DNA排列组合的紊乱会导致男性不育症和受孕失败。而且这种“锁钥”机制还有更深一层的意义。它不仅能解释为什么有些其他方面健康的男性产生的精子却是不育的，也能解释不同的物种是如何进化并保持其特性的。米勒博士说：“直到现在，医学家们还在努力探究先天性男性不育症。我们的最新研究提供了一种可能的解释，为什么有些精子会存在功能障碍或者不能正常授精。”

　　如果精子细胞携带的DNA  没有受伤，而且伸展开的话，那么实际上它会有一米多长。为了适应精子细胞核的微小空间，精子DNA就必须要紧紧地卷到一起或排列在一起。利兹大学的研究显示，在人类和老鼠的精子中，并不是所有的DNA都按照同样的方式排列。大部分雄性方的DNA是非常紧凑的压缩在一起，同时有些DNA则排列得不那么紧密。

　　埃尔斯博士说：“精子细胞中有一种特定的DNA排列方式。而且我们发现，即使在不相关的有生育能力的男性中，这种排列方式也是一样的。这表明这种DNA排列方式与男性生育能力有着直接的关系。”

　　对精子DNA在空阔的、不太紧密的排列构造下的详细分析显示，这种DNA携带着很多关键信息，这些信息能够激活导致胚胎发育的重要基因。进一步的研究表明相同的构造存在于几个不相关的捐精者的精子中，更引人注目的是，相似的排列构造存在于老鼠的精子中。

　　相比于紧密排列的DNA，空阔构造的DNA或许更容易受到诸如存在于香烟和有些抗癌药物中的破坏性毒素的伤害。正如布林克沃思博士所说：“这也许意味着，那些可能对精子产生基因损害的东西，对于胚胎发育也有着重大的影响。”

　　这些发现还能解释为什么近亲物种繁殖的成功例子会这么少。如果两个物种的“锁”和“钥匙”不相配，无论它们的DNA多么相似，都不会孕育后代。就象马和驴交配，有时候能够产生后代。但是因为精子和卵子无法相配，其胚胎的发育是不正常的，那么其后代几乎都是不育的。

　　研究小组相信相同的机制一定还在人类进化过程中发挥了重要作用。在人类早先的历史中，穴居人与现代人类共存了几千年。不排除曾发生过这两个相似物种间的交配行为，但在我们的DNA中没有发现这些行为遗留的痕迹。假如可能孕育了后代的话，那么或者他们没能存活太久，或者即使他们存活了，也不能再繁衍后代。

　　据《每日科学》网站8月3日报道，英国科学家在人类精子中发现了一个独特的“DNA签名”，这也许充当了打开卵子受精和触发新生命之锁的金钥匙。研究人员发现，精子会写入一个仅能由同一物种卵子才能识别的DNA签名，如此该物种才能受孕。此项发现也许可用来解释一个物种是如何形成其独特遗传特性的。

　　英国利兹大学的大卫·米勒博士、大卫·埃勒斯与布拉德福德大学的马丁·布林克沃思博士在该项研究上进行了合作。埃勒斯称，在哺乳动物的精子中发现的这种此前从未被认识到的DNA签名包装，也许对卵子的成功受精和胚胎发育来说是至关重要的，而且这也可能是古人类的起源。

　　研究人员表示，如果没有这把钥匙，受精就不会成功；抑或即便受精成功，发育也无法正常进行。值得注意的是，发生在人类精子DNA包中的紊乱已知会造成男性不育症或是妊娠失败。这种“一把钥匙开一把锁”的机制还有其他深刻影响。它不仅解释了为什么一些男性会产生不育的精子，也说明了不同物种是如何进化和保留其自己的身份的。

　　米勒博士表示，到目前为止，医生们一直无法了解特发性男性不育症的原因，此项研究为了解为什么一些精子会出现失效或无法正常运行的情况提供了一个合理的解释。

　　如果将一个精子细胞的DNA进行释放和拉伸，其实际长度将超过1米。为了适应精子细胞头部的微小空间，这些DNA就需要非常紧密地缠绕或包裹在一起。利兹大学的研究表明，在人类和小鼠的精子中，并不是所有的DNA都以同样的方式进行包装。绝大部分父系DNA以极其紧密的方式被压缩，但也有一些DNA的包装并不紧密。

　　埃勒斯博士解释说，在精子细胞中，DNA的包装具有确定的模式。研究发现，这种模式在具有生育能力的毫不相干的男性中都是一样的，但在无法生育的男性精子中则是不同的。这就意味着，DNA包装与男性生育力之间具有非常明显的直接相关性。

　　对那些开放式的、不太紧密的包装构造中的DNA进行详细分析后的结果表明，DNA携带了大量活跃基因的重要信息，而这些活跃基因对引导胚胎发育是至关重要的。进一步的研究显示，在一些无关的捐赠者的精子中也存在着同样的构造，该构造与小鼠精子中存在的包装模式具有非常高的相似性。

　　因此，在开放构造中的DNA区域要比紧密构造中的DNA区域更易受到毒素（如香烟烟雾或某些抗癌药物）的侵害。这也可能意味着，引发精子遗传损害的任何可能都会对胚胎发育造成重大影响。

　　此项发现也有助于解释为什么跨物种之间的繁育几乎无法成功。两个物种之间的“锁”和“钥匙”无法匹配，因此要孕育出后代就无法实现。虽然有一些特例，如马和驴也能孕育后代，但由于其精子和卵子的签名不能匹配，导致胚胎的发育不正常，因此孕育出的后代也几乎都是不孕的。

　　研究人员认为，同样的机制也必定在人类的进化进程中发挥了作用。在人类的古代历史中，尼安德特人和现代人共存了数千年。这两个密切相关的物种间的性行为是无法排除的，但没有证据表明，在我们的DNA中有任何这种交配的残留物。虽然他们之间可能曾有过后代，但这些后代都无法存活太久；即便这些后代活了下来，他们也无法繁育。