在哺乳动物（包括我们人类）中，精子对温度非常敏感，最适宜在比正常体温低几度的条件下生存。但是，考虑到女性生殖道的温度高于正常体温，这些对温度敏感的精子是如何在这种温暖的环境中成功受精的呢？
来自华盛顿大学医学院的研究揭示了答案：当周围温度达到女性生殖道的温度时，会触发一个特定的信号，使精子从相对平稳的导航运动转变为进入卵子所需的剧烈扭动运动。这一触发机制的发现为男性避孕药和治疗男性不育提供了可能的目标。
通过研究小鼠，研究人员展示了所有哺乳动物共有的特定蛋白质——CatSper，在周围温度达到女性生殖道温度时，会触发精子的高活性状态。这项研究结果于2025年4月17日发表在《自然通讯》杂志上，也帮助解释了哺乳动物解剖学的进化。
“这种高活性状态对于成功受精至关重要，但没有人确切知道温度是如何触发它的，”华盛顿大学医学院细胞生物学和生理学教授、BJC研究员波琳娜·利什科博士说。“我们的工作已经确定了精子中的一种温度控制开关，它能在受精过程中精确地触发这些增加的运动。”
所有哺乳动物的精子表面都嵌有一种名为CatSper的蛋白质，它控制着粒子进入精子尾部鞭毛所需的动力。然而，温度激活CatSper的作用尚未被知晓，人们曾认为它是通过女性生殖道的pH值和灵长类动物中的孕激素来激活的。这个理论并不完全成立，因为大多数哺乳动物的精子并不对孕激素作出反应，因此必须有另一个控制因素来触发CatSper开关。
温度似乎是一个可能的因素。哺乳动物的进化发展出了巧妙的方法，将雄性生殖器官保持在34摄氏度（93.2华氏度）或更低。例如，海豚通过先将血液通过背鳍来降低其内部睾丸的温度；大象则通过耳朵来冷却血液。大多数其他哺乳动物，包括人类，都在体外产生和储存精子。那些没有这些降温适应机制的动物，如鸟类，则缺乏精子表面的CatSper蛋白。
利用最初用于研究脑细胞的微米级工具和技术，利什科的团队观察到单个精子细胞中CatSper激活时特有的电荷模式，并测量到当细胞周围的温度超过38摄氏度（100.4华氏度）时出现明显的峰值。随着CatSper的激活，精子的行为从导航所需的相对平稳的运动转变为进入卵子所需的剧烈扭动运动。
利什科表示，了解温度在生育中的作用可能有助于改进男性避孕措施和不孕症治疗方法。由于CatSper仅出现在精子中，针对它不会影响其他身体功能。虽然已有尝试开发抑制该通道的避孕药，但利什科表示这些药物迄今为止效果不佳。这一发现可能会指向新的方法。
“与其创造抑制剂，不如通过温度激活CatSper，从而提前开启这一通道，耗尽精子的能量，这样等到精子准备好进入卵子时，它们已经无力了，”她说。
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