健康大視野：精子會聞香識卵子

故事得從2003年說起， 來自波鴻大學和加州大學洛杉磯分校的研究人員發現了一個新嗅覺受體蛋白， 並把研究結果[1]刊登在了《科學》雜誌上。 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》雜誌也是非重大發現不取的， 那麼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睾丸裡發現的！而且研究者在體外試驗中成功地表達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，

在其餘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， 研究人員從睾丸的DNA中分離出了一條在第17號染色體上的嗅覺受體基因， 並把它命名為hOR17-4。

既然是嗅覺受體， 那麼這個蛋白能“聞”到什麼味道呢？研究人員在HEK293細胞中表達了這個蛋白， 並用不同的化合物去刺激這些細胞。 根據嗅覺受體蛋白的作用原理， 當它與氣味小分子結合後， 就會啟動細胞內的一些通路， 使細胞外的鈣離子流入細胞內， 而檢測到了鈣離子的流入就說明細胞“感覺到”了氣味。 在100種化合物中， 研究人員發現只有當他們使用仙客來醛刺激細胞時， 才能夠檢測到這股鈣離子流。

根據結構上的相似性， 研究人員又發現其他一些能夠啟動這個受體蛋白的化學物質，

其中一種叫波吉洪醛的香味分子產生的效果最佳。 除了表達那個受體蛋白的HEK293細胞外， 精子細胞接觸到這個分子後， 同樣觸發了鈣離子流。 此外， 隨著波吉洪醛濃度的增加， 精子遊動的速度也隨之提高， 並且會往波吉洪醛濃度較高的地方遊去。 在生活中波吉洪醛可不是什麼陌生的東西。 這種有著一股鈴蘭香味的小分子經常被添加到香水裡。

我聞不到你， 卻能感覺到你的存在

學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胞膜表面的受體， 觸發某些蛋白的表達， 從而起作用的， 還是直接作用在已經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年發表在《自然》雜誌上的一篇論文[2]對精子上的鈣離子通道進行了更仔細的研究，

並發現雌激素可以直接作用於這些鈣離子通道， 使得鈣離子湧入精子。 作者認為這項研究為關於雌激素作用方式的爭論劃上了一個休止符。

而一些敏銳的科學家們馬上把這項研究與波吉洪醛聯繫到了一起——波吉洪醛的作用是間接還是直接呢？由於所有的實驗體系均已建立， 所以科學家們很快地得到了答案。 在2012年的一篇論文中[3]， 研究人員發現這個作用方式也是直接的——波吉洪醛觸發鈣離子流的過程， 同樣不需要G蛋白和cAMP的參與。 不過這個研究結果也表明， 精子並不是“聞”到了鈴蘭味才開始蠢蠢欲動的，

因為實驗結果表明， 用波吉洪醛來引誘精子的話， 想達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。

看到這裡， 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。 然而對於研究精子的科學家來說， 為什麼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。 現有的假設認為， 精子為了在奔向輸卵管的長途跋涉中不迷路， 需要有這樣的嚮導指明前進的方向。 這樣精子才能逆信號分子濃度而上， 最終遇見那顆屬於它的卵子[4]。 當然也有的科學家並不是那麼浪漫。 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， 那麼一種全新的避孕方法可能就應運而生了。