珊瑚精子需要特定的 pH 值才能移動

如果精子不會游泳，生命就無法繼續(xù)。一項新研究表明，當(dāng)進(jìn)化遇到一種有效的使精子移動的策略時，它堅持了下來。

根據(jù)賓夕法尼亞大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院的一個團(tuán)隊的研究，珊瑚、海膽甚至人類都共享一條控制精子活力的分子通路。該機(jī)制由 pH 傳感器調(diào)節(jié)，該傳感器在精子開始游泳時發(fā)出信號。這項工作為首凱爾西施佩爾，在實(shí)驗室的博士后研究員凱蒂Barott在生物系，出現(xiàn)在該雜志的美國國家科學(xué)院的論文集。

氣候變化不僅使海洋變得更加溫暖而且更加酸化，而沉積等局部干擾可能會威脅到這一過程。

“當(dāng)我們開始這個項目時，據(jù)我們所知，沒有人研究過控制珊瑚精子活力的機(jī)制，”該研究的第一作者斯佩爾說。“我們對海洋中這一過程的驅(qū)動因素非常感興趣，因為這是它們生命周期中非常脆弱的一部分。”

“物種之間精子的多樣性如此之多，因此發(fā)現(xiàn)這條通路既保守又令人驚訝，”該論文的資深作者 Barott 補(bǔ)充道。“我認(rèn)為這項工作凸顯了規(guī)范這一功能的重要性。動物依賴于這些途徑的運(yùn)作以產(chǎn)生下一代。如果精子不起作用，那就是結(jié)束。”

精子往往是挑剔和脆弱的，對環(huán)境高度敏感。太熱了?男性不產(chǎn)生精子。太酸了?精子不會游泳。珊瑚精子的勝算特別大。雌雄同體的生物每年只在新月出現(xiàn)的幾個晚上繁殖。它們將卵子和精子釋放到開闊的海洋中，精子必須在那里游過水柱，希望能有一場富有成效的比賽。

與鮮為人知的珊瑚精子相反，海膽可作為研究精子的模式生物。但是，盡管它們的外觀，海膽與人類的關(guān)系比與珊瑚的關(guān)系要密切得多，而且負(fù)責(zé)使它們的精子運(yùn)動的信號級聯(lián)也與脊椎動物的高度相似。因此，賓夕法尼亞大學(xué)的團(tuán)隊很想知道珊瑚精子活力的調(diào)節(jié)是如何比較的。

他們從珊瑚可能具有類似機(jī)制的線索開始。

“我們的實(shí)驗室研究了一種非常古老的 pH 感應(yīng)酶，它存在于珊瑚中，”斯佩爾說。“它存在于人類精子和海膽精子中，我們想知道，'嘿，它也存在于珊瑚精子中。它可以控制什么?'”

為了找到答案，研究人員一直等到夏威夷卡內(nèi)奧赫灣的某個新月之夜，才將珊瑚蒙蒂波拉釋放的卵精子束收集起來。他們迅速采取行動，將精子帶回實(shí)驗室，將它們保存在無鈉海水中。“它的作用是阻止所有這些信號通路運(yùn)行，因此它們被凍結(jié)在不動的狀態(tài)，”巴洛特說。“然后你可以添加一種化學(xué)物質(zhì)來人為地提高它們的 pH 值，精子就會立即開始游動。”

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