文/陳根
一個嬰兒由一個受精卵發育而來，這意味着一個卵子必須與2.5億個精子中的一個受精。然而，近年來，有大量的研究指出男性生殖健康正受到損害，其中，西方國家和工業化國家已經報告了精子濃度的顯著下降。
人類的精液品質下降可能正在成為地區性乃至全球性的的問題。與之相應的是不孕不育的發生率居高不下，其原因當中男性因素占一半左右。而從微觀來看，在精子運動的過程中，其尾部（也就是鞭毛）發揮了至關重要的作用：鞭毛必須以非常精确和協調的方式跳動，才能推動精子向前。
基于這樣的背景，近日，《科學》雜志上的一項研究就揭示了確定精子鞭毛以正确節奏跳動的生理關鍵。研究顯示，其關鍵在于一種蛋白質修飾機制，動物實驗提供的直接證據表明，缺少這種特殊的蛋白質修飾，精子無法保持直線運動，隻能原地打轉，最終導緻雄性不育。
其中，精子鞭毛的核心由微管蛋白組成，同時還有數以萬計的微型分子馬達，即動力蛋白（dynein），它們緊密協調，有節奏地彎曲微管，導緻鞭毛跳動和轉向。微管蛋白廣泛存在于各種細胞中，參與多種生理活動。不同類型的細胞中，它們會被一系列不同的酶添加上不同的“分子标簽”，進而發揮不同的功能。
而在像精子這類具有鞭毛（或纖毛）的細胞中，科學家們發現，微管蛋白上會被添加一種特殊的甘氨酸标簽，是以這一過程被稱為甘氨酸化（glycylation）。
在這項研究中，為了探索微管蛋白上的甘氨酸标簽對于鞭毛和纖毛的功能有什麼作用，科學家們建構了一種特殊的基因缺陷小鼠：它們同時缺少兩種關鍵的酶，導緻細胞的鞭毛（或纖毛）無法被甘氨酸化。結果發現，無法被甘氨酸化的雄性小鼠具有不育的問題。
利用計算機輔助分析，研究人員觀察到，這些小鼠的精子能夠正常組裝鞭毛，也能遊動，然而鞭毛的跳動節奏變得紊亂。造成的結果是，精子無法正常地直線前進，而是沿着圓形路徑繞圈。這種異常的運動模式意味着，精子将很難到達卵母細胞開始受精。
研究人員表示，他們的工作表明，微管蛋白糖基化通過調節軸突動力蛋白的運動來調節哺乳動物鞭毛的運動。缺乏糖基化導緻小鼠精子活力紊亂和雄性不育。而考慮到人類精子比小鼠精子更容易受到精子活力不足的影響，這就意味着，微管蛋白糖基化的擾亂可能是人類某些形式的男性不育的基礎。