精子与卵子如何融合为受精卵

精子与卵子融合形成受精卵是一个非常重要的生理过程。研究人员最近发现，HAP2基因的突变会阻断细胞膜融合，但不影响前期的识别和结合过程。这个基因存在于许多不同的生物中，缺少HAP2的疟疾虫性细胞不能融合，因此无法再蚊子中繁殖。这个结果表明，HAP2抗疟疾疫苗的一个作用靶标。

　　生物通报道：精子与卵子融合，创造出全新的生命个体，是人类得以代代相传、生生不息的基础。现在，科学家在理解这个复杂的融合过程上，又迈出了重要的一步。

广义上说，受精过程可以分为两个主要时期：在第一个时期，一个精子识别卵子，粘附到它果冻般的包被上并剥离开以露出它的细胞膜；在第二个时期，卵子和精子的细胞膜紧密地粘在一起，然后再进行融合，让DNA得以相遇。

尽管受精作用非常重要，但科学家们都控制受精作用的分子了解得极少。问题之一是，在精子和卵子相互识别并结合中起作用的许多蛋白，每一个物种中都是不同的。这种不同使得一个物种不会与另一个物质发生偶然的受精用。部分这类识别蛋白的进化非常快速，这被认为在新物种的形成中起重要的作用。

德州大学西南医学中心的William Snell说，它可实在是一个生物体的关键时刻。他和同事详细观察了一种粘滑的绿色单细胞海藻Chlamydomonas reinhardtii的性生活，因为研究人员可以容易地对这种生物的基因进行操纵。他们发现HAP2基因的突变会阻断细胞膜融合，但不影响前期的识别和结合过程。

人们已经知道HAP2与植物的受精作用有关。令人意外的是，当研究人员用HAP2与基因数据库对比分析，他们发现这个基因存在于许多不同的生物中，从单细胞的疟疾虫到多细胞昆虫都有。领导该研究的Oliver Billker说，最早期的动物也会有这个基因。然而，迄今为止，研究人员还不能够在包括人类的哺乳动物中找到该基因。

Billker是研究疟疾的专家。他研究了HAP2在啮齿类动物疟疾虫中的行为。缺少HAP2的疟疾虫性细胞不能融合，因此无法再蚊子中繁殖。这个结果表明，HAP2抗疟疾疫苗的一个作用靶标。其它的寄生虫，包括引起弓形虫病和昏睡病的寄生虫都有HAP2基因。

为什么HAP2在不同的物种之间都普遍存在，而精子和卵子相互识别的相关蛋白就没有这样？可能的一个答案是，它帮助解决两个相互冲突的进化条件：需要维持膜融合的工作机制，以及需要进化成物种特异的精子-卵子相互作用。

HAP2存在于如此之多的不同生物之中，这是让人十分惊奇的。这个基因出现在地球的生命中的时间是如此之长，使得人们认为它有着十分重要的功能。HAP2不仅提供了不同物种生殖生理学的新视点，而且为膜细胞生物学打开了新的突破口。（生物通，揭鹰）

参考论文：
Liu Y. et al. Genes & Development 22, 1051-1668 (2008)