据英媒4月6日报道,科学家发现,雌性狒狒会在交配后改变阴道环境,从而降低特定精子的存活率。当与基因相似的雄性交配后,这种变化最为显著。这重新定义了受精过程,将其视为一个受雌性交配后生理机制影响的环节。
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在法国南部一个圈养狒狒种群中,研究人员观察到,雌性生殖道在交配后会发生可测量的变化,且变化程度与伴侣间的基因相似性相关。纽约大学的蕾切尔·M·彼得森通过追踪这些交配后的变化发现,在基因相似的配对后,免疫活性和酸性会急剧上升。
在九只雌性和四只雄性狒狒中,这种反应反复出现:基因匹配度越高,交配后形成的环境对精子就越“不友好”。这些模式指向了一种持续的生物学效应,但该过程对最终哪些精子能够成功受精的影响程度,仍有待进一步研究。
在交配发生前,阴道环境在整个生理周期中就已发生变化,这可能影响后续进入的精子。在生育窗口期,免疫相关基因活性降低,而与离子跨细胞运输相关的基因则变得更加活跃。彼得森写道:“我们的数据支持这一假说,揭示了周期中期免疫相关基因受到抑制的现象。”阴道酸度本身在周期各阶段波动不大,因此交配后酸度的下降显得更为突出。
交配后,组织并未保持其相对平静的生育期状态,化学平衡在4小时内发生了改变。研究人员发现,交配后有941个基因的表达发生改变,其中许多属于帮助启动免疫防御的通路。在同期采集的样本中,衡量酸度的阴道pH值在交配后下降,创造了可能损伤精子的条件。由于更低的pH值会缩短精子存活时间,这种化学变化为雌性生理影响受精几率提供了一条直接路径。
最强烈的反应并非出现在每次交配后,而是出现在雄性与雌性基因更为相似的配对中。在主要组织相容性复合体(一组免疫基因)中,当伴侣共享更多基因变体时,会出现最剧烈的免疫反应。交配后酸度的下降幅度在基因相似的配对中也最大,而基因差异较大的配对则显示出较小的变化或轻微的上升。这种模式符合一个可能降低近亲基因匹配受孕几率、但又不阻止交配本身发生的系统。
在脊椎动物中,这些基因帮助身体识别病原体,因此不同的基因组合可能对健康和繁殖产生影响。2017年的一项荟萃分析发现,人类以及其他灵长类动物,常常表现出与这些免疫基因相关的交配模式。狒狒研究揭示了一种更罕见的现象,因为这种影响出现在交配后、生殖道内部,而不仅仅发生在交配前。这并未完全解释雌性为何如此反应,但它强化了基因相容性与精子所处环境条件之间的关联。
精子仅在狭窄的化学范围内存活,因此即使酸度的微小变化也能改变其保持活力的时间。对哺乳动物繁殖的研究表明,精液和雌性组织会引发一种受控的炎症反应(一种免疫反应),从而重塑生殖道环境。在狒狒中,免疫活性和酸度这两个杠杆,在与基因相似的雄性交配后同步发生变化。这种关联性使得新发现更具说服力,因为两条独立的生物学路径都指向了同一个对精子不利的结果。
该项目严格聚焦于阴道环境,但规模仍然较小,仅涉及九只雌性、四只雄性和五个交配对。一些信号在“留一法”检验中表现稳健,但有一组基因效应在移除一个交配对后发生了较大变化。由于动物处于圈养状态,且研究人员仅在射精后约4小时取样,其他时间点的情况可能有所不同。这些局限性使得该论文无法证明一条普遍规律,但并未抹杀已观察到的规律性。
狒狒在此类研究中具有重要意义,因为它们的生殖解剖结构比许多小型实验室哺乳动物更接近人类。2015年的一篇论文指出,圈养狒狒具有相似的盆腔血液供应、较短的宫颈以及全年可繁殖周期。狒狒并非人类的完美模型。但它们的相似性使其在回答仅靠啮齿动物无法解答的问题上具有重要价值,这些问题涉及不孕症、受孕和妊娠时机。
生物学家将这种交配后的筛选称为“隐性雌性选择”,即雌性在交配后而非交配前施加的影响。与明显的配偶选择不同,它通过生理机制发挥作用,改变哪些精子能够存活足够长的时间以继续竞争。在本研究中,最清晰的信号来自阴道环境,其免疫活性和酸度随基因相似性而变化。如此看来,受精不仅取决于精子速度,因为雌性生殖道会改变哪些细胞保持活力。
该研究将周期时机、免疫活性、酸度和基因相似性整合到一个框架中,阐述了雌性如何在交配后可能影响受孕。更大规模的研究,特别是在灵长类动物和人类中的研究,将需要验证同样的交配后模式是否会改变实际的父系归属。
(原文标题:Female baboons use a post-mating strategy to reject sperm)
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