在人類的細(xì)胞當(dāng)中，生殖細(xì)胞可以說是充滿了最多的奧秘的，比如科學(xué)家曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，卵子會挑選自己心儀的精子，而精子為了獲取卵子的青睞，就需要通過層層比試。

為此，人類精子在游向卵子的過程中能利用尾部獲得力量。來自英國的研究人員發(fā)現(xiàn)，健康精子的尾部覆蓋著一個(gè)強(qiáng)化層，這使它們能夠做出強(qiáng)有力且有節(jié)奏地?cái)[動尾部，從而沖破宮頸的黏液屏障。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在受孕期間，男性釋放的5500萬個(gè)的精子中，只有大約15個(gè)精子能夠通過生殖道。宮頸黏液的黏稠度是水的100倍，使得卵子與精子的結(jié)合成為自然界中最艱難的選擇挑戰(zhàn)之一。

精子尾部由大約1000個(gè)組件構(gòu)成，包括被稱為微管蛋白（tubulin）的結(jié)構(gòu)，它們是組成微管的主要成分。附著在這些微管上的是一類能夠移動的分子，稱為馬達(dá)蛋白（motorprotein）。這些分子的移動促成了精子尾部的拉伸和彎曲，從而使精子游動起來。精子尾部的能量來自線粒體。眾所周知，線粒體是細(xì)胞中產(chǎn)生能量的發(fā)電站。

不過，由于沒有中樞神經(jīng)系統(tǒng)來決定如何運(yùn)動和何時(shí)運(yùn)動，因此控制精子運(yùn)動的因素仍然是一個(gè)科學(xué)謎題。“我們知道，就像我們的手臂和雙腿一樣，精子也具有微小的肌肉，使它們可以將尾部彎曲，但沒有人知道尾部的這一切是如何在納米尺度上精心組織的。

而當(dāng)通過挑戰(zhàn)的精子來到卵子面前，其實(shí)勝負(fù)早已揭曉，卵子會挑選自己最心儀的精子，然后立即釋放出卵泡液（卵泡液是在卵子發(fā)育和釋放過程中包圍著卵泡的富含營養(yǎng)的液體，精子必須游過卵泡液才能到達(dá)未受精卵），它誘導(dǎo)具備極強(qiáng)基因相容性的精子靠近它并結(jié)束這一擇偶過程，而其他精子則會因?yàn)槁雅菀呵斑M(jìn)受阻，慘遭失敗。

科學(xué)家通過從16對接受生育治療的夫妻中采集了卵泡液和精子樣本，然后通過不同的組合放在一起，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，雖然人類自身選擇了配偶，但是不代表配偶的精子也能夠得到卵子的垂青，卵子并不總是與女性對伴侶的選擇一致。當(dāng)比較兩個(gè)男人的精子時(shí)，卵子從中意的男人那里吸引的精子要多出18%到40%。

因?yàn)橹挥幸活w精子能夠和卵子結(jié)合，這也就大大提高了卵子被自己喜歡的精子受孕的幾率，這可以說是堂而皇之的“開后門”。而卵子喜歡男性的標(biāo)準(zhǔn)究竟是什么？科學(xué)家目前還處于研究之中。

這也導(dǎo)致了一些人生育能力正常，但是卻無法懷孕。

在挑選完心儀的配偶之后，卵子就需要對精子進(jìn)行身份識別，判斷是否是來自人類，精子也是如此，精子膜表面與卵子透明帶表面都有特殊的相互識別裝置 ，精子與卵子相遇、互相識別并融合成新一代的生命，是人體60萬億細(xì)胞中會發(fā)生的最重要事件之一?？茖W(xué)家長期以來都在尋找精卵膜融合事件的重要因子。2005年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了新蛋白質(zhì)lzumo1，其作用是讓精子和卵子在受精時(shí)融合，而這個(gè)蛋白質(zhì)也決定了雄性的生殖能力，而英國研究人員究人員找到了卵細(xì)胞與精子細(xì)胞表面蛋白質(zhì)lzumo1結(jié)合的受體Folr4，正是lzumo1與 Folr4的結(jié)合完成了卵子的受精過程。

在成功結(jié)合之后，它們會釋放“鋅焰火”慶祝，2011年，任職于西北大學(xué)的研究人員Teresa Woodruff和同事通過化學(xué)和物理探針，首次發(fā)現(xiàn)小鼠的卵子在成熟過程中會吸收近20億個(gè)鋅離子，并將它們存儲在卵子透明帶的囊泡（也稱為皮層顆粒）中。而在受精卵形成時(shí)，這些鋅離子會向外噴射，觸發(fā)一場令人驚艷的“鋅焰火”。他們采用一種能夠在活細(xì)胞內(nèi)追蹤鋅運(yùn)動的新型熒光傳感器，一窺卵細(xì)胞的儲鋅能力——卵細(xì)胞內(nèi)約有8千個(gè)儲鋅區(qū)，每個(gè)區(qū)域約含100萬個(gè)鋅原子。受精之后，這些小小的“煙花”持續(xù)了約兩個(gè)小時(shí)。

經(jīng)過了10年的研究，2021年，一篇發(fā)表在國際頂級科學(xué)期刊《自然-化學(xué)》的論文詳細(xì)揭示了這個(gè)現(xiàn)象。

研究人員發(fā)現(xiàn)，從精子進(jìn)入卵子的位點(diǎn)開始，受精卵內(nèi)的鈣離子會反復(fù)升高，這個(gè)過程也稱為“鈣離子振蕩”，能激活卵細(xì)胞。與此同時(shí)，鋅離子也會開始從皮層顆粒中釋放出來。囊泡之中數(shù)以十億計(jì)的鋅原子，會像煙花一樣瞬間被點(diǎn)燃爆發(fā)出去，發(fā)出一陣驚天大閃光。

鋅為何如此特別？研究人員發(fā)現(xiàn)，卵細(xì)胞通過分配鋅來控制健康胚胎的發(fā)育，高濃度的鋅離子會激活細(xì)胞靜止因子（cytostatic factor，CSF）——EMI2，以維持成熟的、未受精的卵細(xì)胞的活性。只有當(dāng)鋅離子被排出、濃度降低后，EMI2才會失活，而這個(gè)過程會激活受精卵，使其從減數(shù)分裂后的狀態(tài)中脫離，進(jìn)入有絲分裂，繼續(xù)后續(xù)的生長和分類過程。這種情況普遍存在于哺乳動物中。

即鋅在控制卵細(xì)胞“決定”發(fā)育為胚胎中起到重要作用。因此，鋅釋放得越多，光芒就越耀眼，卵細(xì)胞的發(fā)育能力便越強(qiáng)。首先，卵細(xì)胞必須儲存鋅；然后，它必須釋放部分鋅，以便成功地引導(dǎo)成熟與受精，并開始形成胚胎。

這項(xiàng)研究還發(fā)明，兩棲動物在受精時(shí)，和人類、小鼠等多種動物一樣，存在相同的“火花四濺”的過程。這也意味著，這場“煙花”秀已經(jīng)持續(xù)了3億年。

而科學(xué)家的這項(xiàng)研究可用于預(yù)測胚胎的質(zhì)量和發(fā)育情況。時(shí)至今日，生殖細(xì)胞對于人類來說，依然是神秘的存在，還等著科學(xué)家去揭秘。