阿什莉·哈默 (Ashley Hamer) 是 Live Science 的特约撰稿人,她在文章中解释了精子游向卵子、获胜者将使卵子受精的真实情况。

卵子受精通常被描述为一场史诗般的游泳比赛:数百万精子拼命游向卵子,直到其中最快、最强壮、最健康的那一个赢得这场竞赛,成功进入卵子,并将其基因传递给后代。
但事实真的是这样吗?精子真的在比赛吗?
伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校动物科学系教授大卫·J·米勒说,答案是“是,也不是”。
“在整个过程中,真正起关键作用的其实是女性生殖道。”米勒解释说,精子确实在游动,但“主要的运动实际上是由女性生殖道的收缩提供的。”
例如,子宫的收缩方式类似于消化道的收缩,可以推动液体穿过子宫。
米勒提到,一项1996年的研究展示了这些收缩的高效性。科学家在64名女性的子宫内放置了与精子大小相当的微小珠子,其中一些珠子在几分钟内就到达了输卵管——通常是受精发生的地方。
精子需要额外的帮助是有道理的,因为当精子朝一个方向游动时,卵子需要朝相反方向移动才能与之相遇。
都柏林大学医学院解剖学与发育生物学教授萨宾·科勒说,卵子本身无法游动,而是依靠微小的纤毛推动它向前移动。
“纤毛摆动以运输卵母细胞,也就是卵子。”科勒说,“由于精子来自相反的方向,它们必须努力对抗由纤毛产生的流动。”
事实上,科勒表示,单个精子的运动与其说是向前努力,不如说是向内努力,朝着生殖道的中央移动。如果精子过于靠近两侧,它们就会粘附在上面,失去前进的动力。
然而,第一个到达卵子的精子并不一定能够完成受精。
米勒解释说:“精子需要在女性生殖道内经历最终的成熟过程,这个过程是有时间依赖性的。”
换句话说,那些“赢得比赛”的精子往往还需要更多时间才能真正具备受精能力。
“当它们完成这一成熟过程时,可能已经不在受精的合适位置了。”米勒补充道,“它们可能会被一些更慢到达但已经成熟的精子取代。”
尽管如此,这些未完全成熟的精子仍比大多数被排出的精子更成功。在女性生殖道推动精子前进的过程中,也会淘汰一部分“运气不佳”的精子。
“不到1%,最多2%到3%的精子能够成功到达卵子所在的位置。”米勒说,“大量精子会被排出生殖道,还有一些会被子宫内的免疫细胞吞噬,因为精子对女性来说是外来物质。”
科勒指出,多达70%的精子甚至无法穿过宫颈。
“它们被困在那里,无法挣脱。”她说。
对于那些成功进入输卵管的精子来说,目标是尽可能深入并附着在管壁上,等待卵子到来。这是女性生殖系统再次筛选优质精子的地方。
米勒表示,科学家们发现,形态正常的精子更容易粘附在管壁上,而粘附也能提供一定的新陈代谢优势,从而延长精子的寿命。
一旦卵子到达,输卵管(也称为卵管)只会释放健康的精子。
“如果某个精子状态不佳,输卵管不会释放它。”科勒说,“它是筛选优质精子的主要器官。”当然,这一过程并非完美无缺。“显然,我们仍然会看到一些遗传疾病通过精子传播。”
米勒表示,“所以‘最健康的’精子并不总是‘最优秀的’基因携带者。”
从始至终,女性生殖道都在努力淘汰不够优质的精子,以确保最终到达卵子的精子是最健康的。因此,受精与其说是一场竞速比赛,不如说更像是一场求职面试。
“要申请这份‘工作’,你需要具备一定的‘资格’。”米勒说,“但同时,具备这些‘资格’的精子还必须在‘招聘窗口开放’时——也就是卵子排出时——处于合适的状态。”
最终,决定“最佳候选人”的,还是女性生殖系统。