왜 너무 많은 정자가 계란을 망칠까요?

Original cartoon by Alex Martin
출처 : Alex Martin의 원본 만화

25 년에 걸친 잘 문서화 된 보고서는 선진국에서 정자 수가 급락하고 있음을 보여주는 증거를 제시합니다. ( 407 년 4 월 20 일, Going, Going, Gone? Human Sperm Counts가 급락하고있다. ) 40 년 동안 50 %가 넘는 수가 마침내 적극적인 언론의 관심을 불러 일으켜 인간의 멸종에 대한 엄중 한 경고를 불러 일으켰다. . 많은 사람들이 이것을 행성에 좋은 소식으로 생각하지만, 충분히 빨리 일어날 것 같지 않습니다. 더구나,이 이야기는 거의 언급되지 않은 플립 사이드를 가지고있다 : 약간 논의 된 발견은 너무 많은 정자가 다산을 해칠 수 있음을 나타낸다.

Adapted from a diagram by AGeremia (own work); via Wikimedia Commons, file licensed under the Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported license.
그것의 머리에 23 염색체의 haploid 세트를 포함하는 핵을 보여주는 인간의 정자의 다이어그램. 세트에는 X 또는 Y 중 하나의 성 염색체가 포함됩니다.
출처 : AGeremia (자신의 저작물)의 다이어그램에서 수정 됨. 위키 미디어 공용을 통해, 크리에이티브 커먼즈 저작자 표시 – 동일 조건 변경 허락 3.0 Unported 라이센스하에 허가 된 파일.

하나 이상의 정자에 의한 수정

하나 이상의 정자 ( polyspermy )에 의한 포유류 알의 수정은 치명적인 영향을 미치는 것으로 널리 알려져 있습니다. 성체 세포 (난자와 정자)가 생산 될 때, 통상적 인 염색체 수는 반으로 줄어든다. 인체 세포는 전형적으로 46 염색체 ( 2 배체 수 )를 가지고 있지만, 성세포는 단지 23 ( 단수 체 번호 )만을 포함합니다. 성세포에는 성 염색체가 하나만 있고, 난에는 X가, 정자에는 X 또는 Y가 들어 있습니다. 수정시 수정란과 정자의 융합은 정상 염색체 번호를 복원하고 대략 동일한 수의 암컷 (XX)과 수컷 (XY) 자손이 생산됩니다. 두 개의 정자가 난자를 수정하면 사정이 잘못되어 정상적인 산모 / 부계 쌍에 추가로 69 개의 ​​염색체가있는 3 배체 자손이 생깁니다 . 3 개의 정자에 의해 수정 된 난자에는 2 개의 추가 염색체 세트가 주어지며 92 염색체를 갖는 4 배체 개체가 생성됩니다. 여분의 염색체 세트는 성별에 직접적인 영향을줍니다. 예를 들어, 삼중체 개체는 성 염색체 (XXX, XXY 또는 XYY)의 비정상적인 조합을 가지고 있습니다.

524.
거의 성숙한 난자, 그 주변 층 (투명대, 코로나 라다 타). 다른 포유류에서와 마찬가지로, 노른자는 상대적으로 작은 과립 덩어리에 국한되며, 투명체는 하나 이상의 정자에 의해 비옥 한 사일을 차단합니다.
출처 : Wikimedia Commons, 퍼블릭 도메인 이미지 (O. Hertwig와 G. Retzius 이후). 출처 : Conklin, EG (1914) 개발의 사실과 요인. Popular Science Monthly 84 : 524.

모든 동물이 하나 이상의 정자에 의해 난자의 수정을 방지하는 효과적인 메커니즘을 가지고 있다고 생각할 수 있습니다. 그러나, 적어도 몇몇 물고기 및 조류 종에서 몇몇 정자는 실제로 계란을 기름지게합니다. 이후에야 특수한 메카니즘만으로 한 세트의 남성 염색체가 자손에게 공헌한다는 것을 확신하게된다. 그렇다면 왜 포유 동물에게 계란의 단일 정액 수정이 지배적입니까? 작은 크기의 포유류 난과의 연결이 제안되었는데, 이는 노른자가 들어 있지 않기 때문에 매우 작습니다. 이유가 무엇이든, 일단 난자가 수정되면 두 개의 주변 층 – 맑은 바깥 투명대와 밑에있는 난막 -은 보통 추가 정자가 들어 가지 못하게합니다.

유산에 연루된 너무 많은 정자

John MacLeod와 Ruth Gold는 1957 년 논문에서 높은 정자 수의 단점을 조기에 나타냈다. 아내가 반복되는 유산을 경험 한 남성과 실패한 임신을 중도하지 않고 최소 3 명의 정상적인 생존 아동을 임신 한 남성 사이의 정액 품질을 비교했습니다. 놀랍게도, 정액의 품질은 유산 집단에서 더 높았다. 이 그룹의 남성은 정자 농도 (평균 1 억 / ml 이상)와 운동성 정자 (평균 60 % 이상)가 훨씬 높았다. 거의 2 배 (26 % 대 14 %)의 정자 농도가 2 억 / ml를 초과했습니다. MacLeod와 Gold는 또한 임신하지 않은 살아있는 아이들을 4 명 이상 태어난 남성의 거의 1/3이 중등도의 정자 농도 (20-59 백만 / ml)만을 가졌다 고 지적했다.

Adapted from a figure in MacLeod & Gold (1957).
부인이 3 회 이상 유산 한 남성과 3 명 이상의 생존 한 어린이의 아버지 사이의 정자 농도 비교 첫 번째 그룹의 남성은 정자 농도가 현저하게 높았으며, 26 %는 2 억 마리 / ml 이상 이었지만, 적어도 3 명의 살아남은 어린이가있는 아버지의 경우 14 %였습니다.
출처 : MacLeod & Gold (1957)의 인물에서 발췌.

1975 년에 Naghma-E-Rehan과 동료들은 적어도 두 명의 자녀를 낳은 1,300 명의 남성에게서 정맥 절제 전 수집 된 정액 샘플을 발표했다. 정자의 농도는 1.5에서 3 억 7,500 만 / ml로 평균 6500 만 / ml였다. 15 명의 남성 (1 %를 약간 넘음)은 매우 높은 가치를 지녔다. 의학계의 다원 정자 ( polyzoospermy )라고 알려진이 극단적 인 상태에서 정자 농도는 2 억 5 천만 / ml를 초과하고 총 정자 수는 8 억을 초과합니다. 이 남성 중 6 명 (40 %)의 배우자는 적어도 7 건의 유산을 겪었으며 전체적인 7 %의 비율과 비교했을 때 낙태를 경험했습니다. 정자의 수가 1,000 만 / ml 이하 였지만 두 명 이상의 어린이를 낳았던 25 명의 남성의 부인의 경우 비율은 4 %에 불과했습니다.

Adapted from a figure in Boué et al. (1975)
유산으로 인한 조직의 대규모 조사에서 발견 된 염색체 이상의 요약. 다운 증후군 (Down 's syndrome)과 같은 많은 경우에 추가 염색체 (삼 염색체)가 하나뿐이므로 총 47 개 (노란색 막대)가 생성됩니다. 하나 또는 두 개의 전체 염색체 세트를 추가하면 triploidy (69 개 염색체)와 quadruploidy (92 개 염색체)가 각각 생성됩니다 (빨간색 막대). Tr = 염색체 전위.
출처 : Boué et al. (1975)

유산으로 인한 태아 물질에 대한 여러 연구에서 주요 염색체 이상이 종종 나타나는 것으로 나타났습니다. Joelle Boué와 그의 동료들은 1975 년에 1,500 건의 획기적인 연구를 발표했습니다. 서로 다른 유형의 염색체 이상의 상대적인 빈도를 분석함으로써, 그들은 어떤 종류의 수차가 모든 개념의 절반에서 발생한다고 추정했다. 이 수태 중 약 20 %는 69 개의 ​​염색체 (triploidy)를 가지고 있는데 이는 두 개의 정자가 난자를 수정하는 과정에서 생길 수 있고 또 다른 6 %는 92 개의 염색체 (4 배수체)를 가지고 잠재적으로 3 개의 비옥 한 정자를 나타낼 수있다.

추가적인 염색체 세트를 가진 태아

2 개의 정자에 의한 난자의 수정은 3 개의 성 염색체를 포함하는 3 배체 염색체 세트의 존재를 초래한다. 그러나이 조건은 두 가지 다른 방법으로 발생할 수 있습니다. 첫째, 발달상의 오류 때문에 정자는 때로는 보통 염색체 세트 대신 두 개의 염색체 세트를 가질 수 있습니다. 계란을 비옥하게하는 그런 정자는 3 배체 상태를 산출 할 것입니다. 둘째, 두 개의 염색체 세트가있는 비정상적인 난자가 정상적인 정자에 의해 수정 될 수 있습니다.

몇몇 의학적 연구는 일반적으로 치명적인 결과를 초래하는, 인간 난의 이중 수정에 대한 직접적인 증거를 산출했다. triploidy를 가진 거의 모든 개념은 자궁에서 제거되고, 몇 시간 동안 생존하게하는 몇 가지는 생존합니다. 노라 블랙웰 (Nora Blackwell)과 동료의 1977 년 보고서는 출생 직후 사망 한 여러 가지 심각한 이상을 가진 유아를 묘사했다. 그것은 3 개의 성 염색체 (XXY)를 포함하여 69 개의 ​​염색체를 갖는 것으로 밝혀졌습니다. 아버지로부터 온 유일한 염색체의 특징은 두 개의 정자가 난자를 수정했다는 것을 설득력있게 나타내었다.

그후 곧 Patricia Jacobs와 동료들은 인간 triploids의 기원에 대한 개요와 함께이 단일 사례 보고서를 따랐다. 그들의 획기적인 1978 년 논문은 하와이 출산 병원에서 2 년 동안의 모든 유산을 조사했습니다. 삼 배체 성이있는 26 개의 유산 된 태아 중 21 개가 추가 염색체의 출처를 확인할 수있었습니다. 추가 염색체 세트는 아버지로부터 17 건, 어머니로부터 3 건으로, 한 건도 해결되지 않았다. 더 많은 계산은 삼중 체의 2/3가 2 개의 정자에 의한 수정 (두 세트의 염색체를 가진 단일 정자에 의한 수정과 4 개의 정자와 2 세트의 염색체를 갖는 정상적인 정자로부터의 1 개에 불과 함)을 나타냈다. 제이콥스 (Jacobs)와 동료 연구자들은 triploidy가 모든 검출 가능한 개념의 1 ~ 3 %에 영향을 미친다 고 추정하면서 인간에서 비교적 일반적이라고 지적했다.

보다 진보 된 기술의 혜택을 얻은 Qinghua Shi와 René Martin은 10 명의 건강한 캐나다인의 비슷한 샘플에 비해 10 명의 건강한 중국인에게서 200,000 개 이상의 정자에서 비정상적인 염색체 번호에 대한 발견을보고했다. 46 염색체를 포함하는 이배체 정자의 평균 빈도는 0.4 퍼센트 이하로 현저히 낮았다. 이배체 정자의 발생에있어서 기증자 간의 현저한 차이에도 불구하고, 중국인과 캐나다인 사이에는 전반적인 구분이 없었다. 2000 년 마이클 사라고사 (Michael Zaragoza) 연구진은 삼 염색성이있는 91 가지의 유산에서 염색체의 부모 기원에 관한 연구를보고했다. 그들은 대부분의 경우가 2 개의 정자에 의한 난자의 수정에 기인 한 것이라고 확인했다.

다제의 함축

남성이 너무 적은 수의 정자를 생산할 수 있다는 명백한 증거가 있습니다. 그러나 인간과 다른 포유 동물의 정자 수에 대한 논의는 태아 발달을 위협 할 수있는 과도한 정자 농도의 위험에 대한 언급이 없기 때문에 많은 수의 필요성에 전적으로 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 이유로 "정자 경쟁"에 대한 현재의 일방적 인 개념은 신중한 재검토가 필요할 것이다. 정자 전문가 인 Michael Bedford는 지각이있는 2008 년 논문에서 다음과 같이 언급했다. "정자의 속도에 따라 무첨가 난에 도달하는 '종족'이 있다는 개념과 많은 정자가 경쟁적으로 나타나는 미디어 이미지에주의해야합니다. 수화되지 않은 알. "

참고 문헌

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