雄性為了精子的形狀一路競爭

公羊怒視、衝鋒並鎖定喇叭。 青蛙們在震耳欲聾的樂團大戰中合唱。 兩隻海像在一場數噸重量的戰爭中糾纏在一起。 整個動物界都有雄性爭奪雌性的例子。 這種性選擇往往是戲劇性的、暴力的，甚至可能事關生死。

但性競爭並沒有隨著男孩得到女孩而結束。 當精子爭奪卵子時，它會持續到微觀層面。 一項新的研究表明，競爭會影響性軍備競賽中最小的部分，甚至影響到幫助精子取得領先的蛋白質的變化。 結果顯示，賦予精子標誌性形狀的蛋白質與性競爭之間存在關聯。 這些關係為科學家提供了下一步的線索：如何建立關聯，並證明性競爭會改變我們身體細胞的功能。

在許多物種中，雌性可以與多個雄性交配，導致精子在雌性生殖系統內競爭。 這意味著只有最好、最快的精子才能獲得卵子。 快速遊動的精子是一種形狀有效的精子，具有子彈般的頭部和快速擺動的尾巴。 有效的形狀需要正確的蛋白質組合。

西班牙馬德里自然科學博物館的 Lena Lüke 和她的同事想了解行為層面的性競爭與構成精子的蛋白質之間是否存在關聯。 他們研究了歐洲本土的八種不同的小鼠，根據睪丸大小來衡量，所有小鼠都具有不同程度的性競爭。 囓齒類動物的睪丸大小是雌性亂交的一個指標：相對於哺乳動物的身體大小來說，睪丸較大意味著該物種的雌性可能有很多伴侶，而相對較小的睪丸意味著雌性/雄性關係可能更接近一夫一妻制。

研究人員對魚精蛋白 1 和魚精蛋白 2 特別感興趣。 DNA 結合在魚精蛋白周圍並變得緊密，形成了微小的精子頭。 如果魚精蛋白 1 和 2 的比例涉及精子競爭，則該比例可能會根據物種的性競爭程度而變化。

在一篇論文中發表在裡面英國皇家學會會刊 BLüke 和她的團隊表明，魚精蛋白 1 和 2 的比例與小鼠物種的性競爭程度之間存在關聯。 具體來說，魚精蛋白 2 相對於魚精蛋白 1 的水平較低，與較大的睪丸尺寸相關，表明性競爭具有挑戰性。 他們還表明，魚精蛋白 1 和 2 的比例與精子頭部形狀的差異有關。

魚精蛋白 1 和 2 的比例並非基於魚精蛋白 DNA 的差異。 相反，差異似乎存在於這些基因的啟動子區域，這是一個靠近基因的 DNA 區域，有助於控制它最終是否用於製造蛋白質。

夏威夷大學馬諾阿分校的生殖生物學家 W. Steven Ward 表示，這項研究顯示了魚精蛋白的新作用。 「多年來，對於[魚精蛋白]的研究，」他說，科學家都把注意力集中在魚精蛋白的其他作用上，例如 DNA 壓縮，而忽略了最終的精子形狀。 “據我所知，沒有人關注它們在使精子變得更加流線型方面的潛在作用。”

雖然結果顯示魚精蛋白具有新的作用，但它們僅顯示魚精蛋白比率與睪丸大小之間的關聯。 像這樣的研究，每回答一個問題，就會提出 10 個問題。 魚精蛋白比率與精子形狀有關。 這到底是什麼意思？ 它們與精子競爭有關。 性競爭如何影響魚精蛋白比例？ 產生完美精子頭部形狀的理想魚精蛋白比例是多少？ 頭部形狀如何因性別競爭而改變？

國家自然科學博物館的生殖生物學家、該研究的作者之一愛德華多·羅爾丹（Eduardo Roldan）已經對接下來應該解決的問題進行了大量思考。 「我們需要盡快提出一個問題，」他說，「這種現像有多普遍。 我們正在觀察另一組囓齒動物，看看它們是否也表現出這種關聯。 他還解釋說，需要進行研究以確定魚精蛋白比例如何影響精子形狀。 “我們需要驗證，在一定比例下，我們確實獲得了更緊湊的 DNA。”

俄克拉荷馬州立大學斯蒂爾沃特分校的進化生物學家、該論文的作者波莉·坎貝爾 (Polly Campbell) 認為，確定魚精蛋白比例對精子功能的影響非常重要。 “這些帶有不同形狀頭部的精子遊動能力如何？” 她說。 “頭寬還是窄游得更快？”

她還解釋說，看看改變老鼠的性競爭是否最終會改變其魚精蛋白比率，這將會很有趣，從而證明魚精蛋白比率在精子競爭中的重要性。 羅爾丹也對這個問題感興趣，這將涉及在選擇性壓力的實驗中操縱小鼠的交配方式。 「我們可以檢查讓動物在一夫一妻製或亂交的條件下交配很多代，」他說，「並且[看看]我們是否得到的品系最終會產生一種類型的精子頭或另一種類型以及一種類型的魚精蛋白比例或其他。 像這樣的實驗可以彌合行為（亂交或一夫一妻制）和壓縮小鼠精子的蛋白質之間的差距。

透過更多的實驗和提出更多的問題，科學家可以從最初的蛋白質與行為之間的關聯，直接理解是什麼導致精子最終擁有良好的頭部。

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