在追求一切“恰到好处”方面，精子有点像金发姑娘。至少在哺乳动物中，雄性生殖细胞对温度非常挑剔，温度太高或太低都无法完成它们的工作。精子在比正常体温低几度的条件下生长最活跃。但为了完成使命并使卵子受精，它们必须忍受女性生殖道内更高的温度。但是怎么做到的呢？
更高的温度似乎会触发一个特定的信号，将精子激活为重要的超活状态。它们的运动从用于导航的相对平稳、稳定的运动转变为进入卵子所需的抽搐和扭动运动。 这些在小鼠身上的发现已在最近于《Nature Communications》杂志上发表的一项研究中得到详细介绍。
“揭示一个众所周知的生理现象背后的分子机制总是令人兴奋的，”华盛顿大学医学院生理学家和细胞生物学家，该研究的合著者Polina V. Lishko告诉Popular Science。“大家都知道男性生殖器官的温度要低于核心体温，但其必要性一直不为人清楚——直到现在。”
图片来源：Polina LishkoCatSper，友好的蛋白质
所有哺乳动物的精子表面都有一种叫做CatSper的特定蛋白质。它控制着驱动精子以其尾部鞭毛向前游动到目标所需的粒子进入，从而实现超活运动。
虽然CatSper的温度激活在此之前并未为人所知，但科学家们认为该蛋白质是由女性生殖道内的pH值激活的。在灵长类动物中，一种名为孕酮的女性生殖激素也被认为可以激活CatSper。然而，这个理论并不完全成立。根据Lishko的说法，大多数哺乳动物精子对孕酮没有反应。必然有另一个因素在操纵CatSper开关。
温度似乎是一个主要因素，因为哺乳动物的进化已经发展出多种方式来帮助将雄性生殖器官维持在最佳温度93.2华氏度或以下。海豚在将血液流经背鳍后再输送到其内部睾丸，以此降低血液温度。大象以类似的方式利用耳朵给血液降温。人类和大多数其他哺乳动物将睾丸置于体外来制造和储存精子，以保持其凉爽。缺乏这些生殖器官冷却适应的鸟类和其他动物的精子也不含CatSper蛋白。
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像“精子恒温器”一样工作
在这项新研究中，Lishko和她的团队使用了最初用于研究脑细胞的微米级工具和技术。他们观察了单个小鼠精子细胞中CatSper激活的特有电荷模式。当周围温度高于100.4华氏度时，出现了明显的尖峰。
一旦CatSper被激活，精子的行为就从用于导航的相对平稳的运动转变为受精所需的超活运动。在某些方面，CatSper的功能就像一个温度计，或者说一个“精子恒温器”。
Lishko表示，“再次目睹大自然如何巧妙地设计其元素”，这令她感到惊讶和兴奋。
未来应用
更深入地了解温度在生育能力中的作用，有助于改善男性避孕和不孕症治疗。由于CatSper蛋白只存在于精子中，因此靶向它不会影响身体的其他功能。
Lishko说，下一步包括探索“我们是否可以通过靶向精子钙通道的这种温度独特特征来实现避孕（或增加生育能力）”。虽然已经有一些尝试制造失活该钙通道的男性避孕药，但这些方法效果并不好。从这项发现中获得的知识可能为实现这一目标指出新的方法。
通过更多的研究，就有可能通过温度变化激活CatSper，并开启该钙通道以耗尽精子的能量，“以便当精子细胞准备好完成其任务并进入卵子细胞时，它已经无能为力了。”
