科学奥秘系列丛书：人体之谜

发表于 2017-7-19 23:12:04

科学奥秘系列丛书：人体之谜

生命创造瞬间之谜
理论上讲，精子进入卵子的一瞬间，一个新生命就创造了。然而，受精
的这一瞬间却非同一般，因为受精可能会遇到千难万险而功败垂成。例如，
首先只有一两个精子能穿透坚硬的、带韧性的卵细胞膜；其次当精子进入卵
细胞后，卵细胞膜又要发生化学反应，传递出信息警告后来的精子，以阻止
“第三者”的插入。这些仅仅是人类探索到的受精瞬间的基本知识。当今，
科学的研究又揭示了一些精子与卵子吻合时的奥秘。这就是精子的“闻香识
女人”本领和精子与卵子的触电现象。
1994 年，以色列耶路撒冷希伯莱大学的研究人员发现，精子与卵子结合
时会产生电脉冲。这种电流是由精子释放的，用以刺激卵子并帮助穿透卵细
胞膜而完成受精。许多动物的精子（包括人的精子）内含有大量的三磷酸腺
苷（ATP），这是为人和动植物的新陈代谢提供能量的物质。在酸的作用下，
ATP 能迅速丢失磷酸盐，释放能量来收缩肌肉，并且制造和传递生化分子和
离子以产生电流，穿透细胞膜。许多动物的精子穿过卵细胞膜的第一个反应
就是释放盐离子，从而形成电流。以色列研究人员以青蛙卵子做试验后推断：
卵细胞膜被电流刺激后，迅速打开门户，然后再开大以容纳更多电流通过；
或者说是电流逐步刺激卵细胞膜使其门户渐开，并在30 秒内大开门户让精子
进入。
此后，研究人员又具体测定精子中的ATP 对卵子的作用。将青蛙的带有
阻止ATP 受体分子和不带阻止ATP 受体分子的两组卵子浸泡于青蛙的精子
中。显微镜下观察，两小时后，未带阻止ATP 受体分子的卵子开始分裂，这
说明ATP 释放电流被卵子接收，从而完成了受精。而带有阻止ATP 受体分子
的卵子则没有任何动静，这说明卵子上阻止ATP 受体的分子起了作用，阻止
了ATP 对卵子电流或能量的进攻，从而阻碍了受精。
上述研究可以解释精子是利用什么武器而闯入卵子内部的，而且在电流
的化学作用下使卵子细胞膜发生了巨变，从而释放信号以阻止后来的精子进
攻。同时，精子利用ATP 释放电流而与卵子结合，也能解释为什么一些人所
有生理、生殖功能都正常却不能生育，因为有些类似ATP 的物质如三磷酸腺
苷也可能占据卵子细胞膜上的接收ATP 的受体，使得卵子无法接受ATP 及其
释放的电流，也就无法接纳精子，造成不育。
精子“闻香识女人”的本领是美国的研究人员最近发现的。精子在进入
生殖道寻找卵子时，是靠闻气味搜索前进而最后找到卵子的。对小鼠的精子
研究发现，精子携带的两种分子，在人的鼻膜粘膜细胞中也存在，正是它们
使鼻细胞对气味起反应。
多年前，比利时的研究人员就发现，鼻粘膜上的一些受体分子也出现在
睾丸和精子内。在鼻细胞中，有些受体与气味分子结合进入鼻腔内，发生一
系列化学反应，最后使鼻子闻到各种气味，或香或臭，或酸或辣。这提示我
们，精子也可能利用这些受体分子去搜寻卵子散发出的化学分子（信号或气
味），从而为精子导航，顺利地游到卵子处与其结合。
为了论证这个推论的真假，美国马里兰州巴尔的摩市的约翰·霍普金斯
大学的研究人员，利用老鼠做了深入的研究。现在他们已经探明了这种受体
分子在精子中的位置，而且还发现了另一群分子，称为不敏感蛋白，它可暂
时阻止受体细胞（鼻细胞和精子）闻到气味。在这种蛋白分子的作用下，我
们持续闻一种气味就会感到气味越来越淡甚至消失。在进一步的研究中，研
究人员利用能识别并结合特异气味分子的受体分子或不敏感蛋白分子的抗
体，去查明这两类分子的具体作用，他们把抗体与精子混合，然后观察抗体
聚集在什么地方。因为抗体可被荧光染料吸附，在显微镜下看得清楚。结果
发现识别受体分子和不敏感蛋白分子的抗体都结合到了老鼠精子的中部。精
子的这个部位充满了线粒体，而线粒体又供给精子游动所必需的能量。
上述研究证明了精子中受体分子和不敏感蛋白分子的具体部位，也说明
它们的功能正如在鼻子里的功能一样，是搜寻气味并使细胞（鼻细胞和精子）
闻到气味，而且这两种分子的具体部位正紧靠精子的能量库，也符合它们为
精子导航的功能。研究人员认为，在生殖道中，精子利用受体分子探查卵子
释放出的化学物质，然后受体分子又把信息传递给精子的线粒体，线粒体便
驱动着精子朝向气味之源——卵子进发，去与卵子完成生命的伟大创造。
精子中气味受体分子的发现，不仅有助于进一步阐明生命创造之初的奥
秘，同时也为人们提供了两种有用的选择，即避孕和治疗不育。
（田耕）