У попередній статті я розповів про те, як сперматозоїди демонструють нескорочувану складність. Тут я розповім про важливість сім'яної рідини й про те, як вона робить свій внесок у створення непередбачувано складного ядра компонентів, необхідних для успішної репродукції. Потім я розгляну процес капацитації сперматозоїдів – механізм, який готує сперматозоїди до успішного злиття з яйцеклітиною.

Сім'яна рідина

Як я вже згадував у попередній статті, під час кожної еякуляції виділяється від двохсот до п'ятисот мільйонів сперматозоїдів, оточених сім'яною рідиною. Така величезна кількість необхідна для того, щоб мати значні шанси на запліднення яйцеклітини, оскільки під час плавання по матці та маткових трубах сперматозоїди стикаються з безліччю небезпек. Після еякуляції мільйони сперматозоїдів, що вивільнилися, або випливають із піхви, або гинуть у її кислому середовищі. Сперматозоїди також повинні пройти через шийку матки та отвір у матку, для чого необхідно пройти через цервікальний слиз. Хоча під час фертильного періоду слиз розріджується до більш рідкої консистенції, що робить його більш сприятливим для сперматозоїдів, мільйони сперматозоїдів все одно загинуть, намагаючись пробитися через слиз. Окрім того, жіночий репродуктивний тракт має імунний захист, який захищає від патогенних мікроорганізмів. Ці захисні механізми можуть також націлюватися на чужорідні клітини, такі як сперматозоїди, й знищувати їх. Антитіла можуть розпізнати сперматозоїди як чужорідних загарбників й призвести до їхньої інактивації або знищення. У фаллопієвій трубі також є крихітні війки, які просувають яйцеклітину до матки. Деякі з решти сперматозоїдів застрягають у війках і гинуть. Тільки невелика кількість початкових сперматозоїдів добереться до яйцеклітини. Таким чином, для того щоб яйцеклітину було запліднено, необхідно випустити сотні мільйонів сперматозоїдів.

Сім’яна рідина також містить необхідні поживні речовини, що підтримують життєдіяльність і рухливість сперматозоїдів. До них належить фруктоза, яка слугує джерелом енергії для сперматозоїдів, забезпечуючи виробництво АТФ у мітохондріях, а також інші цукри, амінокислоти та ферменти. Якби сім’яна рідина не містила фруктозу, яка слугує джерелом енергії для мітохондрій, це мало б серйозні наслідки для рухливості та життєздатності сперматозоїдів.

Сім’яна рідина також є лужною. Це важливо, оскільки піхва має кислий рН, створюваний нормальною флорою (бактеріальною флорою) піхви. Таке середовище було б несприятливим для сперматозоїдів. Але лужність сім'яної рідини допомагає нейтралізувати кислий рН піхви, сприяючи виживанню сперматозоїдів.

Після еякуляції сім’яна рідина спочатку згортається, утворюючи гелеподібну консистенцію. Ця коагуляція допомагає утримати сперму в піхві та шийці матки, запобігаючи її негайному витіканню й тим самим значно підвищуючи шанси на успішне запліднення. Це відбувається під впливом повітря або лужного середовища жіночого статевого тракту, активізуючи фактори згортання, присутні в сім'яній рідині, зокрема тканинну трансглутаміназу. Трансглутаміназа перетворює семеногелін (основний білок сім’яної рідини, що виділяється сім’яними пухирцями) на клейкий білок, який називається фібрином. Фібрин утворює структуру, схожу на сітку, яка утримує сперматозоїди та інші компоненти сперми.

Якби сперма залишалася в такому стані, сперматозоїди були б постійно нерухомі й не змогли б запліднити яйцеклітину. Однак з часом згорнута сперма розріджується завдяки присутнім у рідині ферментам, які поступово руйнують фібринову сітку, даючи змогу сперматозоїдам рухатися більш вільно. Анамтхатмакула та Вінутаянон (Anamthathmakula and Winuthayanon) зазначають, що «процес розрідження має вирішальне значення для набуття сперматозоїдами рухливості та успішного транспортування до місця запліднення у фаллопієвих трубах (або яйцепроводах у тварин). Гіпервіскозна сперма або невдача в розрідженні є однією з причин чоловічого безпліддя».¹ Насправді, вплив на ці серинові протеази було запропоновано як мішень для нових негормональних контрацептивів.²

З еволюційного погляду важко уявити собі сценарій, за якого коагуляція сперми розвивалася би без одночасної появи механізму розрідження. Це яскравий приклад неадаптивної проміжної ланки, яка перешкоджає еволюції через природний добір.

Капацитація сперматозоїда

Для того щоб сперматозоїд запліднив яйцеклітину, він має пройти процес капацитації. Це відбувається в жіночому репродуктивному тракті. Процес капацитації включає в себе низку біохімічних та фізіологічних змін, які готують сперматозоїд до успішної взаємодії з яйцеклітиною й мають вирішальне значення для набуття сперматозоїдом здатності до запліднення.

Коли сперматозоїди еякулюють, на їхній поверхні знаходяться певні молекули та білки, які перешкоджають їхній здатності запліднити яйцеклітину. Під час капацитації ці поверхневі молекули, такі як холестерин та глікопротеїни, видаляються або змінюються, даючи змогу сперматозоїду стати більш сприйнятливим до яйцеклітини. В міру капацитації змінюється й характер рухливості сперматозоїдів. Вони піддаються гіперактивації, яка характеризується збільшенням амплітуди та асиметричним биттям хвоста. Гіперактивовані сперматозоїди демонструють енергійні рухи, які допомагають їм пересуватися по репродуктивному тракту жінки й досягати яйцеклітини. Капацитація також включає в себе зміни в складі та ткучості мембрани сперматозоїда. Ці зміни дозволяють сперматозоїдам краще взаємодіяти із zona pellucida яйцеклітини. Акросома стає готовою до акросомної реакції, внаслідок якої вивільняються ферменти, що дозволяють проникнути через мембрану яйцеклітини.

Капацитація пов'язана зі збільшенням припливу йонів кальцію в сперматозоїди. Кальцій відіграє найважливішу роль в різних внутрішньоклітинних сигнальних процесах, необхідних для функціонування сперматозоїдів та запліднення. Для більш детального розгляду того, що відомо про механізми капацитації сперматозоїдів, існують хороші огляди на цю тему, до яких я й відсилаю читачів.^{3 4}

Висновок

Таким чином, різні особливості голівки, середньої частини та джгутика, а також властивості сім'яної рідини мають вирішальне значення для досягнення сперматозоїдом яйцеклітини та її запліднення. Якщо хоча б одна з цих частин відсутня або функціонує неправильно, сперматозоїд стає повністю імпотентним й репродукція неможлива. Феномен людської репродукції вказує на наявність причини передбачення – тієї, що здатна уявити собі визначений результат й зібрати воєдино все необхідне для реалізації кінцевої мети. У Всесвіті немає жодної причини, яка мала б таку здатність до передбачення, окрім розумного задуму.