Оплодотворение яйцеклетки часто описывают как захватывающее соревнование: миллионы сперматозоидов плывут изо всех сил к яйцеклетке, и только один — самый быстрый, сильный и здоровый — побеждает, проникая в яйцеклетку и передавая свои гены будущему потомству.
Но так ли это на самом деле? Действительно ли сперматозоиды соревнуются в гонке, чтобы добраться до яйцеклетки?
И да, и нет, объясняет Дэвид Дж. Миллер (David J. Miller), профессор кафедры животноводства Университета Иллинойс в Урбана-Шампейн.
«На самом деле, главным действующим лицом в этом процессе является женская репродуктивная система.»
Сперматозоиды действительно плывут, но «основное движение обеспечивается сокращениями женских репродуктивных органов», — пояснил Миллер. «Например, сокращения матки напоминают сокращения желудочно-кишечного тракта, которые помогают перемещать жидкости через матку».
Исследование, проведённое в 1996 году, наглядно показало, насколько эффективны эти сокращения. Учёные поместили микроскопические шарики, похожие на сперматозоиды, в матки 64 женщин. Некоторые из этих шариков достигли фаллопиевых труб — места, где обычно происходит оплодотворение — всего за несколько минут.
Логично, что сперматозоидам нужна дополнительная помощь, ведь им нужно двигаться в одном направлении, в то время как яйцеклетка движется навстречу, объясняет Сабина Кёлле (Sabine Koelle), профессор анатомии и биологии развития в Медицинской школе и Школе медицинских наук Университетского колледжа Дублина. Яйцеклетка не умеет плавать, поэтому её движение обеспечивается крошечными волосками — ресничками.
«Реснички совершают волнообразные движения, чтобы переместить ооцит (яйцеклетку), — говорит Кёлле. — А поскольку сперматозоиды плывут в противоположном направлении, им приходится бороться с течением, создаваемым ресничками.»
На самом деле, движение отдельного сперматозоида больше направлено не на продвижение вперёд, а на перемещение внутрь, ближе к центру тракта, объяснила Кёлле. Если сперматозоид оказывается слишком близко к стенкам, он прилипает к ним и теряет способность двигаться вперёд.
Однако тот факт, что сперматозоид прибыл первым, не означает, что именно он произведёт оплодотворение.
«Сперматозоидам необходимо пройти финальную стадию созревания, которая происходит в женском репродуктивном тракте и зависит от времени, — объяснил Миллер. — Поэтому сперматозоиды, которые как бы «выигрывают гонку», нуждаются в дополнительном времени, прежде чем они смогут действительно оплодотворить яйцеклетку.»
«Возможно, они не смогут завершить своё созревание вовремя, — добавляет он. — Их могут обойти другие, более медленно движущиеся сперматозоиды, которые успели созреть.»
Тем не менее, даже такие «недозревшие» сперматозоиды более успешны, чем подавляющее большинство остальных. Когда женская репродуктивная система продвигает сперматозоиды вперёд, она также отсеивает неудачников.
«Менее 1% — возможно, до 2-3% сперматозоидов, попавших в организм, добираются до яйцеклетки, — отмечает Миллер. — Многие из них просто вымываются обратно. Некоторые уничтожаются иммунными клетками в матке, так как для организма сперматозоиды — это инородные клетки.»
По словам Кёлле, до 70% сперматозоидов даже не проходят через шейку матки.
«Они застревают там и не могут освободиться», — добавляет она.
Для тех немногих сперматозоидов, которым удаётся попасть в фаллопиеву трубу, цель состоит в том, чтобы как можно дальше продвинуться и прикрепиться к стенке трубы, ожидая прихода яйцеклетки. Здесь снова вступает в действие женская репродуктивная система, выбирая «победителей». Учёные заметили, что сперматозоиды с нормальной формой чаще прикрепляются к стенке, и это даёт им метаболические преимущества, которые увеличивают продолжительность их жизни.
Когда яйцеклетка наконец прибывает, фаллопиева труба — или яйцевод — позволяет открепиться от стенки только здоровым сперматозоидам.
«Как только сперматозоид становится дефектным, яйцевод его не отпускает, — поясняет Кёлле. — Именно яйцевод выступает главным отборщиком хороших сперматозоидов.»
Конечно, эта система не идеальна.
«Очевидно, что у нас есть генетические заболевания, передающиеся через сперму. Так что не всегда самые выносливые сперматозоиды — это генетически лучшие», — говорит Миллер.
На каждом этапе женская репродуктивная система старается отсеять менее пригодных сперматозоидов, чтобы до яйцеклетки дошли только здоровые. В этом смысле процесс оплодотворения больше похож на собеседование, чем на гонку.
«Есть определённые квалификации, которые сперматозоид должен иметь, чтобы подать заявку на «вакансию», — поясняет Миллер. — Но сперматозоид, обладающий этими качествами, должен иметь их в тот момент, когда «вакансия» открыта — то есть когда яйцеклетка овулируется.»
В конечном итоге именно женская репродуктивная система выбирает лучшего кандидата.
