揭开人类生殖奥秘 探寻人类胚胎形成全过程

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科学家发现人类精子存在独特的“基因签名”，好似一把钥匙，能够开启卵子的受孕之锁

男性制造出的精子进入女性体内

北京时间8月4日消息，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。”

只有不到1%的精子能冲破最后的屏障抵达目的地

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

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。

只有一个输卵管内带有卵子，这样又有半数精子踏上了不归路

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。

正常情况下，只有一个卵子来迎接这数亿的精子的到来

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。

在4亿个长征过来的精子中，也只有一百个精子能抵达卵子

到达目的地的精子，争先恐后地想穿越卵子的外壳

这是一场只有一个胜者的竞赛，只能有一个精子进入卵子

优胜者附着在卵子表面

并从头部喷射出酵素穿越卵壳

而卵子则发出一系列化学讯号扫描精子穿越的过程

一旦穿越完成，卵子的外壳会以闪电般的速度硬化

精子和卵子所携带的两组染色体彼此接触合二为一

染色体开始分离，卵子分裂为两个细胞

数小时后，细胞会进行再度分裂

由于受精卵可能在女性下一次月经时流失，因此怀孕的几率只有50%

留下，代表着崭新的生命过程即将开始

细胞由简单分裂和增生开始改变

怀孕到第五周时，受精卵已变成胚胎

此时肉眼已经可以辨识它的存在

胚胎有头、躯干和刚成型的脑

到第八周时，主要的内脏器官都有了

消化系统、肾脏、肝脏和四肢的雏形都出现了

只是尚未发育完全

胎儿的外表在最后8周内改变极小

最终胎儿顺利生产