多精

生物学では、 多精子は、複数の精子によって受精した卵を表します。二倍体生物は、通常、各親から1つずつ、各染色体の2つのコピーを含んでいます。一方、多精子から生じる細胞には、各染色体の3つ以上のコピーが含まれています。1つは卵から、もう1つは複数の精子からです。通常、結果は生き生きとした接合子です。これは、精子の競争の選択的な圧力のために、精子が卵に到達して受精するのに効率が高すぎるために発生する可能性があります。このような状況は、女性にとってしばしば有害です。言い換えれば、精子間のオスとオスの競争は、性的対立を生み出すためにこぼれます。

生理的多精

生理的多精は、卵が通常複数の精子を受け入れるときに起こりますが、複数の精子のうちの1つだけが実際にその核を卵核と融合します。生理的多精は、脊椎動物および無脊椎動物のいくつかの種に存在します。一部の種は、子孫を発育させるための適切なメカニズムとして生理学的多精を利用しています。これらの動物には、鳥、クテノフォラ、爬虫類、両生類などが含まれます。羊膜または羊膜の両方であるいくつかの脊椎動物。例えば、ウロデル両生類、軟骨魚、鳥類、爬虫類は、卵の卵の内部受精のために生理的な多精を経験します。精子は卵の細胞質に遊離カルシウムイオン濃度を誘導することにより卵の活性化を引き起こします。この誘導は、生理的多精子種と単量体多精子種の両方で非常に重要な役割を果たします。カルシウムの上昇は卵の活性化を引き起こします。卵はその後、生化学的および形態学的レベルの両方で変更されます。ウニだけでなく哺乳類でも、卵内へのカルシウムイオンの流入により、カルシウム濃度の急激な上昇が起こります。これらのカルシウムイオンは皮質顆粒反応の原因であり、卵の小胞体にも保存されます。

生理的多精とは異なり、単精受精は卵カルシウム波の分析を扱います。これはすべての種の典型的な繁殖プロセスです。生理的な多精子を獲得した種は、卵の内部で作用するポリープ様防止メカニズムを持っています。これは、卵の外側の通常の多精子ブロックとはまったく異なります。

ニワトリとキンカチョウの卵には複数の精子が必要です

New York Timesで報告されているように、英国王立協会B 、10から数百の精子、卵に浸透して鳥の胚の受精と成長を確実に成功させます。

ブロッキング多精

多精子は、人間の生殖では非常にまれです。卵管に向かって泳ぐ精子の数の減少は、ヒトの多精子症を防ぐ2つの方法の1つです。他のメカニズムは、受精卵の精子のブロックです。 Developmental Biology Interactiveによると、卵子が複数の精子で受精すると、胚は父方の中心小体を獲得します。これが起こるとき、余分な染色体のための闘争があります。この競争は、分裂溝の形成の混乱を引き起こし、通常の結果は接合子の死です。子供の誕生につながる人間の多精子の2例のみが報告されています。

多精子の高速ブロック

有性生殖生物の卵は、この状況を回避するように適合されています。防御は、ウニで特によく特徴付けられており、ウニは、後続の精子による卵子の正常な浸透を阻害することにより、1つの精子の受け入れに応答します。他の真核生物にも同様の防御が存在します。

ウニの多精子症の予防は、卵の表面を横切る電荷の変化に依存します。これは、最初の精子と卵の融合によって引き起こされます。未受精のウニ卵は内部で負電荷を帯びていますが、受精すると正電荷になります。ウニ精子が正電荷を持つ卵に遭遇すると、精子と卵子の融合がブロックされます。したがって、最初の精子が卵子に接触して変化を引き起こした後、後続の精子は融合しません。この「電気多精ブロック」は、精子表面膜の正に帯電した分子が卵表面の正の電荷によって反発されるために生じると考えられています。

電気多精ブロックは、カエル、アサリ、および海虫を含む多くの動物種で機能しますが、研究されているいくつかの哺乳類（ハムスター、ウサギ、マウス）では機能しません。電気的ブロックのない種では、多精子は通常、多精子に対する機械的障壁を確立する物質の分泌によって予防されます。ウニなどの動物には、2段階の多精子予防戦略があります。最初の1分ほどで、よりゆっくりと発達する永久的な機械的ブロックによって、高速であるが一時的な電気ブロックが置き換えられます。ウニなどの動物に見られるように、卵の表面に同時に到着する多くの精子が存在するため、多精子への非常に速いブロックが必要な種では、電気ブロックが進化したと考えられています。ウニでは、数百の精子が数秒以内に卵と出会うことができるように、海の外部で受精が起こります。

多精子の遅いブロック

内部で受精が起こる哺乳動物では、卵管の受精部位に到達する精子の数が少なくなります。これは、卵に到達する精子の数を最小限に抑えるように適応されている女性生殖器の結果である可能性があります。それにもかかわらず、多精子の予防メカニズムは哺乳類に不可欠です。分泌反応、「皮質反応」は卵の細胞外コート（透明帯）を変更し、よく理解されていない追加のメカニズムが卵の細胞膜を変更します。透明帯は、皮質顆粒から放出されるセリンプロテアーゼによって修飾されます。プロテアーゼは、細胞膜と卵黄エンベロープ間のタンパク質リンクを破壊し、他の精子が結合した受容体を除去し、皮質顆粒から受精エンベロープを形成するのを助けます。

卵母細胞内部のカルシウム振動により、皮質反応が起こります。このような振動を引き起こすのは、カルシウム濃度に非常に敏感な精子特有のホスホリパーゼであるPLC-ゼータです。最初の精子が卵母細胞の内部に入ると、卵母細胞の基底カルシウム濃度によって活性化されるPLCゼータを取り込み、IP3の形成を開始し、小胞体貯蔵からカルシウム放出を引き起こし、卵母細胞を活性化するカルシウム濃度の振動を生成し、多精をブロックします。

進化的利点

しかし、女性の防御は、より積極的な男性の精子を選択するため、進化的な軍拡競争につながります。一方では、多精は受精不能な接合子を作成し、女性のフィットネスを低下させますが、他方では、防御が受精を完全に妨げる可能性があります。これは2つの間の微妙な妥協につながり、哺乳類種に見られる比較的高い不妊率の原因の1つとして示唆されています。いくつかの種では、多精子の発生が許可されており、結果として複数の精子が卵に入り、有害な影響なしに生存可能な子孫を生み出します。