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标题:【分享】鲍鱼的研究提供对有性生殖的新见解

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【分享】鲍鱼的研究提供对有性生殖的新见解

新研究对改善人和其它哺乳动物的受精过程有借鉴意义。生物学家研究了红鲍鱼的精卵细胞之间相互作用,并对这一作用进行精确的化学测量和物理建模。他们是对鲍鱼生殖过程应用这一研究路线的首批科学家。



生活在海底的鲍鱼

在模拟鲍鱼自然栖息地的实验环境下,科学家能够确定最可能发生精卵细胞相遇和受精过程的环境条件。加州大学洛杉矶分校杰出教授Richard Zimmer 称,如果能够理解繁殖过程中的物理、化学和生物特性,我们能很好地操控物种繁殖。

2002年,Zimmer 研究小组在鲍鱼卵细胞中识别出用于吸引精子的色氨酸分子,这些分子能够导致生成卵细胞网格结构用于扩大精子识别的靶面积,类似于用更大面积的网球拍提高击中网球的概率。

Zimmer称,之前没有预料到影响是如此地大,流体的物理特性对精子定位和发现卵细胞的能力以及受精过程产生很深刻的影响。我们已经了解到精卵细胞在流体环境中相互通讯和作用的首要机制。人体中精子搜索和发现卵细胞的方法同鲍鱼的一致,类似的流体动力环境用于模拟动荡的海洋环境或哺乳动物的生殖道。

化学通讯对有性生殖具有根部意义。鲍鱼的生殖过程中,化学通讯和流体环境之间的关系决定受精的成功与否。卵细胞信号和精子应答被迫调整以适应流体动力环境的约束,这一制约因素对配子进化和适应起到关键的选择压力。
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英文摘要

Sperm chemotaxis, fluid shear, and the evolution of sexual reproduction

Abstract:Chemical communication is fundamental to sexual reproduction, but how sperm search for and find an egg remains enigmatic. For red abalone (Haliotis rufescens), a large marine snail, the relationship between chemical signaling and fluid motion largely determines fertilization success. Egg-derived attractant plumes are dynamic, changing their size and shape in response to unique combinations of physical and chemical environmental features. Attractant plumes that promote sexual reproduction, however, are limited to a precise set of hydrodynamic conditions. Performance-maximizing shears are those that most closely match flows in native spawning habitats. Under conditions in which reproductive success is chronically limited by sperm availability, gametes are under selection for mechanisms that increase sperm–egg encounter. Here, chemoattraction is found to provide a cheap evolutionary alternative for enhancing egg target size without enlarging cytoplasmic and/or cell volume. Because egg signaling and sperm response may be tuned to meet specific fluid-dynamic constraints, shear could act as a critical selective pressure that drives gamete evolution and determines fitness.
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