科學(xué)前沿：精子竟然聞香識卵子？

　　故事得從2003年說起，來自波鴻大學(xué)和加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員發(fā)現(xiàn)了一個新嗅覺受體蛋白，并把研究結(jié)果刊登在了《科學(xué)》（Science）雜志上。

　　要知道，在脊椎動物中的基因中，編碼嗅覺受體蛋白的可有近千個之多，而《科學(xué)》雜志也是非重大發(fā)現(xiàn)不取的，那么這個蛋白究竟有何德何能，居然可以讓挑剔的編輯也為之折服呢？ 這是因為——這個嗅覺受體蛋白居然是在睪丸里發(fā)現(xiàn)的！而且研究者在體外試驗中成功地表達(dá)了有功能的這個受體蛋白。

最愛空谷幽蘭

　　在人類的23對染色體中，除了第20號染色體與Y染色體之外，在其余的染色體上都可以找到不同的嗅覺受體基因。在前文說的2003年的這項研究中，研究人員從睪丸的DNA中分離出了一條在第17號染色體上的嗅覺受體基因，并把它命名為hOR17-4 。

　　既然是嗅覺受體，那么這個蛋白能“聞”到什么味道呢？研究人員在HEK293細(xì)胞（人類胚胎腎細(xì)胞，好培養(yǎng)，易轉(zhuǎn)染，故常用于轉(zhuǎn)染實驗）中表達(dá)了這個蛋白，并用不同的化合物去刺激這些細(xì)胞。

　　根據(jù)嗅覺受體蛋白的作用原理，當(dāng)它與氣味小分子結(jié)合后，就會激活細(xì)胞內(nèi)的一些通路，使細(xì)胞外的鈣離子流入細(xì)胞內(nèi)，而檢測到了鈣離子的流入就說明細(xì)胞“感覺到”了氣味。

　　在100種化合物中，研究人員發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)他們使用仙客來醛（一種有仙客來花香，可用于調(diào)配食品的物質(zhì)，英文叫做cyclamal）刺激細(xì)胞時，才能夠檢測到這股鈣離子流。

　　根據(jù)結(jié)構(gòu)上的相似性，研究人員又發(fā)現(xiàn)其他一些能夠激活這個受體蛋白的化學(xué)物質(zhì)，其中一種叫波吉洪醛（Bourgeonal ）的香味分子產(chǎn)生的效果最佳。除了表達(dá)那個受體蛋白的HEK293細(xì)胞外，精子細(xì)胞（精細(xì)胞上也有這個嗅覺受體蛋白）接觸到這個分子后，同樣觸發(fā)了鈣離子流。

　　此外，隨著波吉洪醛濃度的增加，精子游動的速度也隨之提高，并且會往波吉洪醛濃度較高的地方游去。在生活中波吉洪醛可不是什么陌生的東西。這種有著一股鈴蘭（Lily of healing garden the healing garden Valley）香味的小分子經(jīng)常被添加到香水里。

我聞不到你，卻能感覺到你的存在

　　學(xué)界一直對雌激素的作用方式存在著爭議——它究竟是先作用在細(xì)胞膜表面的受體，觸發(fā)某些蛋白的表達(dá)，從而起作用的，還是直接作用在已經(jīng)存在的蛋白上起作用的呢？

　　諸位還記得上文中提到的鈣離子通道嗎？2011年發(fā)表在《自然》雜志上的一篇論文對精子上的鈣離子通道進(jìn)行了更仔細(xì)的研究，并發(fā)現(xiàn)雌激素可以直接作用于這些鈣離子通道，使得鈣離子涌入精子。作者認(rèn)為這項研究為關(guān)于雌激素作用方式的爭論劃上了一個休止符。

　　而一些敏銳的科學(xué)家們馬上把這項研究與波吉洪醛聯(lián)系到了一起——波吉洪醛的作用是間接還是直接呢？由于所有的實驗體系均已建立，所以科學(xué)家們很快地得到了答案。在2012年的一篇論文中 ，研究人員發(fā)現(xiàn)這個作用方式也是直接的——波吉洪醛觸發(fā)鈣離子流的過程，同樣不需要G蛋白和cAMP的參與。

　　不過這個研究結(jié)果也表明，精子并不是“聞”到了鈴蘭味才開始蠢蠢欲動的，因為實驗結(jié)果表明，用波吉洪醛來引誘精子的話，想達(dá)到和雌激素相同的效果，波吉洪醛的濃度得是雌激素的1000倍，而這只有實驗室條件下才能達(dá)到。換句話說，精子們只是碰巧能夠感知波吉洪醛分子的存在罷了。

　　看到這里，想必那些期望看到微觀版“聞香識女人”的讀者們有些失望了。然而對于研究精子的科學(xué)家來說，為什么精子上的鈣離子通道蛋白能夠識別不同的信號分子卻成了一個很有意思的問題。

　　現(xiàn)有的假設(shè)認(rèn)為，精子為了在奔向輸卵管的長途跋涉中不迷路，需要有這樣的向?qū)е该髑斑M(jìn)的方向。這樣精子才能逆信號分子（比如說雌激素）濃度而上，最終遇見那顆屬于它的卵子 。當(dāng)然也有的科學(xué)家并不是那么浪漫。在他們眼中，如果有一種藥物能夠讓這些離子通道失去作用，那么一種全新的避孕方法可能就應(yīng)運而生了。