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为什么人类卵子的体积是精子的1000多万倍?

2021-10-22 09:45:45 来源:网络 责任编辑:
  在大多数活体动物中,卵细胞总是比精子细胞大得多。例如,在人类身上,单个卵子的体积是精子的1000万倍,在一项新的研究中,西北大学工程科学和应用数学系的研究人员发现,这种巨大的体积差异是由竞争和自然选择造成的。研究人员开发了一个数学模型,该模型考虑了动物进化史的早期阶段,当原始物种在体外受精和繁殖时
  在这个模型中,较大的生殖细胞(即配子)具有更明显的竞争优势,因为它们可以为潜在的合子提供更多的营养;然而,小配子的产生只需要很少的资源,这就减轻了父母的压力。这项研究的主要作者、西北大学麦考密克工程学院工程科学和应用数学教授丹尼尔·艾布拉姆斯说:生物体要么使用最多的资源产生最大的配子,要么使用最少的资源产生最小的配子。根据有性生殖和自然选择的合理假设,我们认为这种体型上的巨大差异几乎是不可避免的。“这项研究发表在互联网上的《理论生物学杂志》上。约瑟夫·约翰逊是艾布拉姆斯实验室的博士生,是本文的第一作者。本科生Nathan white和Alan congabir也参与了本文的撰写研究小组的模型最初是从等配生殖开始的,在这种原始状态下,所有配子的大小大致相同,还没有明显的性别差异然后,研究团队开发并应用了一个简单的数学模型来解释联配如何转变为异配
  在异配中,配子要么非常小,要么非常大——这是精子细胞和卵子的前身。产生精子的个体被定义为男性,产生卵子的个体被定义为女性,这是我们今天熟悉的生物学性别。在这个模型中,异配是在资源有限的环境中的持续竞争。如果配子比相邻配子在大小上更具优势,因此更有可能存活下来,那么另一方面,它将导致有利于较大配子的“军备竞赛”,以产生大量生殖细胞,生物体本身需要越来越多的资源。然而,它们可以通过产生大量的小配子来节省资源。“在进化的早期阶段,当有性生殖刚刚出现时,配子是对称的,但这种对称性被打破了,”艾布拉姆斯说,“我们最终发现,一些生物体专门生产大配子,而另一些生物体专门生产小配子。”
  艾布拉姆斯说,一个悬而未决的谜团是为什么自然界中仍有一些交配物种。例如,一些藻类和真细菌要么无性繁殖,要么产生对称的交配类型艾布拉姆斯补充说:“自从查尔斯·达尔文(Charles Darwin)以来,关于异配偶的起源有许多不同的理论。”。“进化生物学中的问题很难验证,因为我们只能研究今天的物种。我们无法看到数十亿年前它们的样子,但我们可以通过数学模型获得新的观点和见解。”

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