科学家拍到:人类卵子接受精子那一刻,真的会爆发出一阵巨大闪光

日前,美国西北大学一个科研团队在观测卵细胞受精时,惊讶地发现,当人类卵细胞接受精子的那一刻,这个卵细胞周围真的会爆发出一阵耀眼的光芒,这个场景就像盛大的烟花一样,似乎在庆祝新生命的诞生(www.yinque.net)。如果把卵细胞看作一个星球的话,这场盛大的烟火甚至比白垩纪小行星撞地球,毁灭所有恐龙的爆炸还强——这道闪光可以传遍整个“星球”。

锌烟火燃爆人类卵子/美国西北大学

研究显示,卵细胞在发育过程中,会把数10亿的锌原子储存在卵细胞表面的囊泡之中,占据了整个卵细胞锌含量的90%。一旦接受了精子,这些囊泡会像爆炸一样,瞬间把数10亿的锌原子喷发出去,伴随而来的是一阵耀眼的光芒——爱情的火花原来不是虚头巴脑诗中写的,而是真实存在的。当然了,这种光芒肉眼是看不到的,但借助X射线荧光显微镜和电子显微镜等强大的成像技术,研究人员能够观察到这种微观世界里令人叹为观止的盛大生命烟火。

人类卵细胞受精时爆炸性的闪光/美国西北大学

目前还不清楚造成这种现象的机理是什么,不过从哲学上说,倒是符合任何事情都不会随随便便成功这个真理。要知道从射精到受精成功,精子的历程说是千艰万难也一点不为过。

就拿你来到这个世界来说吧,首先在进入你妈妈身体的大约半茶匙精液里面,约有1~3亿个你的“兄弟姐妹”。你们从一进入就朝着唯一的目的地——卵细胞奋勇前进。不要以为这个路程很短,按体积比例放大的话,精子和卵细胞的距离就和地球到月球之间的距离一样遥远。虽然精子的数量有数亿个,但是在这么遥远的距离面前,考验“你们”的不仅仅是意志,更需要充沛的精力。超过一半的“兄弟姐妹”连1/3的路程没走完就倒下来了,根本就看不到你们那漂亮的“卵细胞”姐姐。

接下来,“你们”会遇到一个重大的挑战——白血球,即白细胞。白细胞是人体与疾病斗争的“卫士”。当病菌侵入人体体内时,白细胞能将病菌包围并且吞噬掉。浩浩荡荡的“你们”来到白细胞面前,应激反应下,它们的英勇斗志马上就会被激发出来——就算你们拿着“通行证”都没用——何况也没有吧。幸运的是,你们有一件很有力的武器——速度。精子游动的速度是大约每分钟2~3毫米,从体积来算,这种速度是相当惊人的。而且,你们还有数量庞大的队伍。有那么多兄弟部队在掩护,只要有足够运气,足够快的速度,白细胞是没办法把你们一一拦截下来的。

历经漫长的旅程和重重关卡,最终还会有数百个的精子会来到卵细胞姐姐面前,和当初出发时庞大军团相比,这个数量就微不足道了,幸好存下来的都是精英中的精英。

不过就算这样,想得到卵细胞姐姐的拥抱依然绝非易事。卵细胞外面是一层厚厚的透明带,精子们想突破防线,就必须用自己头顶的一种独特的酶来软化、溶解透明带。尽管可能会有数百个精子奋勇向前——毕竟能来到这里,谁都不甘心就此孤独地死去——但是如果有一个足够强大并且幸运的精子率先进到里面后,卵细胞马上就会发生生物反应,整个透明带会立刻硬化,如同关上大门一般把其他所有的精子都挡在外面。

也就在此一刻,储存在卵细胞表面的数10亿锌原子瞬间就会释放出来,爆发一场盛大的烟花汇演,历经千辛万苦,用一个独特的仪式来庆祝新生命的开始是值得的。

这项研究最早是2014年在老鼠受精卵的研究中发现,2016年又在人类卵细胞受精中观察到,后来还在猕猴和牛的受精卵中发现,最近则在非洲爪蟾的研究中发现,这意味着在两栖类和哺乳类中,甚至在三亿年前它们进化路上分道扬镳的祖先体内,就开始一次又一次,重复着这种生命诞生的惊天大爆炸。

锌烟火爆发时的详细情形/美国西北大学

所以你来到这个世上,实际开始于一场堪比巨大小行星撞地球的惊天大爆炸,是不是也太拉风了一些?每个人,不管贫穷还是富裕,聪明还是愚笨,奴隶还是伟人,在生命的最初时刻,都曾一样地“惊天动地”。

只是研究团队发现,“锌”烟花的大小和胚胎的受精质量有很大关系,所以这场惊天大爆炸中唯一不同的,只是爆炸的效果强弱,但这不是却你能左右的。那些打算孕育下一代的朋友们可能要注意了,从现在起,你们是不是应该考虑在膳食中多吃一些含锌的食品呢?

这项研究6月21日发表在《自然-化学》杂志上。

参考:

Nature Chemistry:Metal ion fluxes controlling amphibian fertilization

Nature Chemistry:Quantitative mapping of zinc fluxes in the mammalian egg reveals the origin of fertilization-induced zinc sparks

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