精液与阿尔茨海默病患者的大脑相似,因为它们都含有一种叫做淀粉样纤维的蛋白质微丝。尽管淀粉样蛋白沉积可能损害脑细胞,但这些蛋白质微丝可能在生殖过程中发挥重要作用。一项新的研究表明,精液中的蛋白质微丝可以固定低于平均水平的精子,从而确保只有最好的精子才能到达卵细胞。

“我敢说,自从第一次观察到精液中的微丝以来,科学家们就一直在猜测这些东西的真正功能。”丹麦奥尔胡斯大学的蛋白质聚合专家丹尼尔·奥岑(没有参与这项研究)说,“这项研究提供了确凿的证据。”

2007年,研究人员在精液中发现了微丝——起初看起来不像是好消息。科学家称,这些微丝与精子和其他成分一起存在于精液中,可以与艾滋病毒结合并帮助其进入细胞。它们可以在大多数灵长类动物中找到。加州大学旧金山分校的粘膜生物学家纳迪亚·罗恩说:“如果这种纤维状蛋白质没有任何益处,那么它早就应该在进化中被消除了。”由于艾滋病病毒与细胞融合的方式可能与精子和卵细胞的结合有关,罗安想知道精子蛋白微丝是否也能促进受精。

在新的研究中,罗安的团队合成了淀粉样微丝,并通过在培养皿中的体外实验测试了它们是否能促进精子与卵子的结合。很快他们就失望了——当淀粉样微丝出现时,精子的速度变慢了。“它们的尾巴摆动得没那么快。”罗安说道。显微镜观察进一步表明,这些蛋白质微丝可以与精子结合,阻碍精子的游动。

因此,研究人员有了一个新想法:这些蛋白质微丝可以帮助女性摆脱劣质精子。罗安说,女性的免疫细胞会在性交后清洁生殖道,清除潜在的有害微生物。为了观察精子蛋白微丝是否能促进这一过程,研究人员分别在有合成微丝和没有合成微丝的情况下培养精子,然后检测免疫细胞消耗的精子数量。该小组关于eLife的报告称,对于健康的精子,存在蛋白质微丝时消耗的蛋白质微丝数量是不存在蛋白质微丝时的五倍。对于被超低温破坏的精子,这个数字是1.5倍。

因此,罗安认为,活体动物的精液蛋白质微丝至少有两个好处:第一,去除在女性生殖道中停留过久的精子,从而避免引发不必要的免疫反应,杀死所有的精子;第二,去除受损的精子,为健康的精子接近卵细胞创造更好的机会。

“把精子蛋白微丝作为一种策略来帮助确保只有“最好、最活跃”的精子才能到达卵子,这是有道理的。”奥尔森说,“从进化的角度来看,没有什么比拥有一个强壮的后代更重要。”

然而,他承认需要更多的研究来完全理解这些蛋白质微丝是如何捕获精子的。此外,培养皿中的实验结果是否适用于体内还有待证实。然而,奥尔森仍然认为精液蛋白质微丝的新质量检测功能揭示了一件事:“大自然比我们想象的更复杂和怪诞。”