폴리페르미

Polyspermy

생물학에서 다낭종은 난자가 한 개 이상의 정자에 의해 수정되는 것을 묘사한다.디플로이드 유기체들은 보통 각 염색체의 2개의 복제품을 가지고 있는데, 각 염색체는 각 부모로부터 각각 1개씩이다.반면, 다낭종에서 비롯된 세포는 각 염색체의 복제품을 3개 이상 포함하고 있는데, 하나는 난자에서, 다른 하나는 여러 개의 정자에서 각각이다.보통 그 결과는 지속할 수 없는 zygote이다.정자 경쟁의 선택적 압력으로 인해 정자가 난자에 도달하고 수정하는 데 너무 효율적이기 때문에 이런 현상이 일어날 수도 있다.그러한 상황은 종종 암컷에게 해롭다: 다시 말해서, 정자 사이의 남녀 경쟁이 성적인 갈등을 일으키기 위해 엎질러진다.[1]

생리적 다원성

생리학적 다낭종은 난자가 보통 한 개 이상의 정자를 받아들이지만 그 중 한 개의 정자만이 난자의 핵에 융합될 때 발생한다.생리적 다원성은 척추동물과 무척추동물의 일부 종에 존재한다.어떤 종들은 생리적 다원성을 그들의 자손들을 발달시키기 위한 적절한 메커니즘으로 이용한다.이 동물들 중 몇몇은 새, 체노포라, 파충류, 양서류 등을 포함한다.몇몇 척추동물들은 양면동물이나 양면동물이다.예를 들어, 우로데 양서류, 수레 물고기, 새, 파충류는 노른자 알의 내부 수정 때문에 생리적인 다육종증을 겪는다.정자는 난자의 세포질에서 칼슘 이온 농도의 자유 유도에 의해 난자의 활성화를 유발한다.이 유도는 생리적 다당류와 단조 다당류 모두에서 매우 중요한 역할을 한다.칼슘의 증가는 달걀의 활성화를 유발한다.그리고 난자는 생화학적 수준과 형태학적 수준에서 모두 바뀔 것이다.[2]성게뿐만 아니라 포유류에서도 갑자기 칼슘 농도가 상승하는 것은 달걀 안에 칼슘 이온이 유입되기 때문이다.이 칼슘 이온들은 피질 과립 반응을 일으키며, 또한 난자의 소포체 망막에도 저장된다.[3]

생리학적 다낭종기 동안, 난자는 복수의 정자를 받아들이지만 오직 하나의 정자가 난자의 핵에 그것의 핵을 융합하도록 허용한다.

생리적 다당류와 달리 단당 수정은 모든 종에서 전형적으로 번식하는 과정이기 때문에 난자 칼슘파의 분석을 다룬다.생리적인 다낭종균을 겪는 종은 알 안에서 작용하는 다낭종 예방 메커니즘을 가지고 있다.이것은 계란 겉에 있는 일반적인 다당류 블록과는 사뭇 다르다.[4]

닭과 얼룩말 지느러미 알은 여러 개의 정자를 필요로 한다.

왕립 협회 B,[5]의 회보'은 뉴욕 Times,[6]박사는 니콜라 헤밍스, 셰필드 대학의 진화 생물학자, 그리고 이 연구의 저자들의 명성은 얼룩말 핀치와 닭의 알을 성공적인 보장하기 위해서는 계란을 통과하는 것을 10정자의 수백 만원에서 여러 정자가 필요하다고 보도했다.ferti조류 배아의 발육과 성장

블럭팅 폴리페르미

다당류는 인간의 생식에서는 매우 드물다.난관까지 헤엄치는 정자의 수가 줄어드는 것은 인간의 다당증을 예방하는 두 가지 방법 중 하나이다.또 다른 메커니즘은 수정란의 정자 차단이다.[7]발달생물학 인터랙티브에 따르면, 만약 난자가 복수의 정자에 의해 수정된다면, 배아는 다양한 부성 중심점을 얻게 될 것이다.이렇게 되면 여분의 염색체를 위한 몸부림이 일어난다.이 경쟁은 갈라진 고랑의 형성에 혼란을 초래하고 정상적인 결과는 지고테의 죽음이다.[8]인간의 다낭종(다육종)이 아이를 낳게 된 사례는 단 두 건에 불과하다.[9]

폴리스페르미 고속 블록

성적으로 재생산하는 유기체의 알은 이러한 상황을 피하기 위해 변형된다.[10]방어는 특히 성게에서 잘 나타나는데, 이는 후속 정자에 의해 난자의 성공적인 침투를 억제함으로써 하나의 정자의 수용에 반응한다.다른 진핵생물에도 유사한 방어가 존재한다.

성게에서 다낭종 예방은 난자의 표면 전체에 걸쳐 전하의 변화에 따라 달라지는데, 이는 최초의 정자가 난자와 융합되면서 발생한다.[11]무정제 성게 알은 내부에 음전하가 있지만 수정하면 양전하가 된다.성게 정자가 양전하를 가진 난자와 마주치면 정자와 난자 융합이 차단된다.따라서 첫 번째 정자가 난자에 접촉하여 변화를 일으킨 후에는 이후의 정자가 융합되는 것을 방지한다.이 "전기적 다당류 블록"은 정자 표면 막의 양전하 분자가 난자 표면의 양전하에 의해 물리치기 때문에 발생하는 것으로 생각된다.[12]

전기 다육종 블록은 개구리, 대합조개, 해양 지렁이를 포함한 많은 동물 종에서 작동하지만, 연구된 몇몇 포유류(햄스터, 토끼, 쥐)에서는 작동하지 않는다.[13]전기 블록이 없는 종에서 다낭종은 보통 다낭에 대한 기계적 장벽을 세우는 물질의 분비에 의해 예방된다.성게와 같은 동물들은 빠르고 일시적인 전기 블록이 첫 1분 정도 후에 더 천천히 발전하는 영구적인 기계 블록에 의해 대체되면서 2단계 다원 방지 전략을 가지고 있다.전기 블록은 성게와 같은 동물에서 발생하는 것처럼 많은 정자가 동시에 난자 표면에 도착하기 때문에 다낭에 대한 매우 빠른 블록이 필요한 종에서 도움이 된다.성게에서는 수백 개의 정자가 몇 초 안에 난자와 마주칠 수 있는 등 외부에서 수정이 일어난다.

슬로우 블럭의 폴리스페르미

내부적으로 수정이 일어나는 포유류에서는 난관 내 수정 부위에 도달하는 정자가 적다.난자에 도달하는 정자의 수를 최소화하기 위해 여성 생식기가 적응한 결과일 수도 있다.[14]그럼에도 불구하고, 포유류에는 다당류 예방 메커니즘이 필수적이다; 분비 반응, "고정반응"은 난자의 세포외 외피(조나 펠루치다)를 수정하며, 잘 이해되지 않는 추가적인 메커니즘은 난자의 혈장막을 수정한다.[15]조나 펠루치다는 피질 과립에서 분비되는 세린 프로테아제에 의해 변형된다.프로테아제는 세포막과 비텔린 봉투 사이의 단백질 연결을 파괴하고, 다른 정자가 결합한 모든 수용체를 제거하고, 피질 과립에서 수정 봉투를 형성하는 것을 돕는다.[16]

피질 반응은 난모세포 내부의 칼슘 진동으로 발생한다.이러한 진동을 촉발하는 것은 칼슘 농도에 매우 민감한 정자 고유의 인광 효소인 PLC-제타다.첫 번째 정자세포가 난모세포 안에 들어오면 난모세포의 기저 칼슘 농도에 의해 활성화되는 PLC-제타를 들여와 IP3 형성을 시작하고 내포체성 망막 저장소에서 칼슘 방출을 일으켜 난모세포가 활성화되고 다낭종을 차단하는 칼슘 농도에 진동을 일으킨다.[17]

진화적 이점

그러나 여성 방어는 더 공격적인 남성 정자를 선택하며, 진화적인 군비경쟁으로 이어진다.한편으로 다당류는 불멸의 지조를 만들어 여성 체력을 떨어뜨리지만, 다른 한편으로 방어는 수정을 아예 막을 수도 있다.이는 둘 사이의 미묘한 타협으로 이어지고 있으며, 포유류에서 볼 수 있는 비교적 높은 불임률의 한 가지 가능한 원인으로 제시되어 왔다.[18]일부 종에서, 다낭종은 둘 이상의 정자가 난자에 들어가 해로운 영향 없이 생존 가능한 자손을 만들어 내는 결과를 초래하도록 허용된다.[19]

참고 항목

참조

  1. ^ Arnqvist, G. & Roewe, L. (2005) 성충돌.프린스턴 대학교 출판부, 프린스턴 ISBN0-691-12217-2
  2. ^ Iwao, Yasuhiro (2012). "Egg activation in physiological polyspermy". Reproduction. Bioscientifica. 144 (1): 11–22. doi:10.1530/rep-12-0104. ISSN 1470-1626. PMID 22635304.
  3. ^ Gilbert, Scott (2000). Developmental biology. Sunderland, Mass: Sinauer Associates. ISBN 0-87893-243-7. OCLC 43599090. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10033/에서 이용 가능:
  4. ^ Grandin, N; Charbonneau, M (1992). "Intracellular free Ca2+ changes during physiological polyspermy in amphibian eggs". Development. 114 (3): 617–24. doi:10.1242/dev.114.3.617. ISSN 0950-1991. PMID 1618131.
  5. ^ "Polyspermy in birds: sperm numbers and embryo survival".
  6. ^ "Bird Eggs are fertilized by more than one sperm". The New York Times.
  7. ^ 미오, Y, 이와타, K, 유모토, K, 카이, Y, 사르간트, H. C, 미조구치, C, … 니시코리, K. (2012)시간 경과 영화 촬영법에 의해 관찰된 인간 난모세포에서 다세포 블록의 가능한 메커니즘.보조 재생산 및 유전학 저널, 29(9), 951–956.http://doi.org/10.1007/s10815-012-9815-x>
  8. ^ http://www.devbio.biology.gatech.edu/?page_id=519
  9. ^ Gabbett, Michael T.; Laporte, Johanna; Sekar, Renuka; Nandini, Adayapalam; McGrath, Pauline; Sapkota, Yadav; Jiang, Peiyong; Zhang, Haiqiang; Burgess, Trent; Montgomery, Grant W.; Chiu, Rossa; Fisk, Nicholas M. (2019). "Molecular Support for Heterogonesis Resulting in Sesquizygotic Twinning". New England Journal of Medicine. 380 (9): 842–849. doi:10.1056/NEJMoa1701313. PMID 30811910.
  10. ^ 에버하르트, W. G. 1996.여성 통제: 암호화된 여성 선택에 의한 성적 선택.프린스턴 대학 출판부, 프린스턴, 뉴저지 주.
  11. ^ 1976년 LA의 재프성게 알에서 다낭까지 빠른 블록은 전기적으로 매개된다.네이처 261:68-71.
  12. ^ 이와오, Y, 자페, L. A. 1989.수정 과정에서 전압 의존성 성분이 정자에 의해 기여한다는 증거.발달 생물학 134:446-51
  13. ^ Jaffe, L. A., M. Gould. 1985.폴리페르미 예방 메커니즘.C. B. B. Metz & A. Monroy (편집자) Biology of Regulation.학술지, 223-250페이지
  14. ^ 브래든, A. W. H. 1953.암컷 토끼의 성기에 정자 분포 후.오스트레일리아 생물학 저널 6:693-705.
  15. ^ (가드너, A.J. 에반스, J.P. 2006)포유류 세포막에서 다낭종까지: 포유류 난자가 어떻게 여러 정자에 의한 수정을 방지하는지에 대한 새로운 통찰력."Reprod Revision Dev." 18:53-61.
  16. ^ Gilbert, Scott F. (2014). Developmental Biology, 10th ed. Sunderland, MA USA: Sinauer Associates, Inc. Publishers. p. 130.
  17. ^ Miao, YL & Williams CJ. 2012.포유류 난자의 활성화와 배아 발달에 있어서의 칼슘 신호: 세포하 국산화 영향.분자 재생산 개발 79:742-56.
  18. ^ , Morrow, E. H, G. Arnqvist, T. E. Peather.2002. 불임의 진화:새의 부화율이 암컷 다랑어와 일치할까?진화 생물학 저널.15:702-709.
  19. ^ Snook, Rhonda R.; Hosken, David J.; Karr, Timothy L. (2011-12-01). "The biology and evolution of polyspermy: insights from cellular and functional studies of sperm and centrosomal behavior in the fertilized egg". Reproduction. 142 (6): 779–792. doi:10.1530/REP-11-0255. ISSN 1470-1626. PMID 21964827.

추가 읽기

  • 긴즈버그, 1972년 A. S.물고기의 수정과 폴리페리의 문제, 이스라엘 과학 번역 프로그램, 예루살렘.
  • Jaffe, L. A. & M. Gould. 1985.폴리페르미 예방 메커니즘.C. B. B. Metz & A. Monroy (편집자) Biology of Regulation.학구적인, 뉴욕.브렌던 매그로, 223–250.

외부 링크