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“风流成性”的鹿鼠,它们的精子也与众不同

2016/10/19 来源:生物探索
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导读
近日,来自哈佛大学的研究人员发现一个名为PrKar1a的基因可以使精子中段延长,从而使其游动更快而且更加强壮,在繁殖过程中更具有竞争力。这项研究发表于BioRxiv网站上,或许能为人类生殖的遗传基础提供一些线索。


鹿鼠(P. maniculatus)和old-field鼠(P. polionotus)是同属于白足鼠属的两个姐妹种系,但是它们的生殖方式却有天壤之别。不同于“一夫一妻制”的old-field鼠,鹿鼠“风流成性”,雌性鹿鼠的一个窝幼崽往往有不同的父亲。近日,来自哈佛大学的研究人员通过对比这两种鼠,发现一个名为PrKar1a的基因使鹿鼠的精子中段延长,从而使其游动更快而且更加强壮。这项研究发表于BioRxiv网站上。

科学家们已经知道,精子活力或质量是决定人类生殖能力的一个重要因素,但是哪个基因影响了这一因素仍然是个谜团。这项在小鼠中发现的研究成果或许能为人类生殖的遗传基础提供一些线索。

鹿鼠和old-field鼠的种系十分接近,甚至可以异种交配,但是两种鼠有截然不同的交配策略。雌性和雄性鹿鼠都有多个配偶,有时候在几分钟内就能换一个。而old-field鼠对待配偶则十分忠诚。这种种系接近但又表现出巨大差异的实验动物对于研究人员来说是一个绝佳的研究模型。


白足鼠

鹿鼠精子中段更长,游动更快

研究人员在显微镜下观察两种鼠的精子的形态及性能,发现鹿鼠的精子中段更长,并且游动更快。精子中段富含线粒体,可以为精子的游动提供能量,这可能是中段延伸利于游动的原因。为了进一步确定这种差异的遗传学基础,研究人员将鹿鼠与old-field鼠进行杂交,对子二代(F2)进行基因型鉴定并测量F2雄性鼠精子中段长度和游动速度。通过筛选,他们发现了PrKar1a基因可能与精子中段长度有关。

PrKar1a与精子中段长度有关

研究人员发现,和人类以及大鼠一样,PrKar1a所编码的蛋白质在白足鼠精子中段也十分丰富,这意味着该蛋白在精子中段功能中扮演着重要角色。研究人员发现,鹿鼠和old-field鼠精子中段的PrKar1a蛋白质水平存在明显差异。同时,单敲除PrKar1a(双敲除PrKar1a基因致死)的雄性小鼠精子中段更短,因此研究人员认为鹿鼠精子竞争驱使这个种系拥有更高水平的PrKar1a基因活性,从而产生游动更快更有竞争力的精子。

这项研究结果说明了行为本身是如何通过不同的交配策略来推动进化的。当竞争激烈时,比如在鹿鼠这种情况下,精子中段延长成了一种优势。此外,由于该基因与精子游动速度密切相关,因而可能对人类男性生殖也有一定影响。

备注:本文编译自Science网站,原标题:“Promiscuous mice have a gene for faster sperm

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