在所有的醫學史上，只有兩個已知的“半同卵雙胞胎”的案例，即兩個不同的精子蠕動進入一個卵子，然後胚胎分裂成兩半。

這種罕見現象表明，一個人類卵子部署了多少防禦系統，幾乎總是成功地阻止多個精子突破其外殼。

一項新的研究更詳細地揭示了其中一種防禦是如何發生的：一種叫做ZP2的膜蛋白的快速分子變化。

領導這項研究的瑞典卡羅林斯卡學院的分子生物學家盧卡·喬文（Luca Jovine）解釋說：“我們知道，在第一個精子進入卵子後，ZP2被切割，我們解釋了這一事件是如何使卵子外殼更堅硬，不被其他精子滲透的。”

卵子外層的硬化不僅阻止了額外的精子侵入，同時也保護了受精卵，直到它植入子宮壁。如果兩個精子進入一個卵子，卵子通常會被破壞，所以，卵子外殼的硬化對成功懷孕起著至關重要的作用。

另一方面，了解卵子外殼硬化的過程是如何工作的，以及當它出錯時，可能會對女性不孕不育有新的認識，也會爲可能暫時幹擾卵子形成的非激素避孕藥埋下種子。

爲了進行調查，研究人員用X射線和電子轟擊卵子外殼蛋白樣本，研究它們在受精前後的3D結構。

在受精前，ZP2蛋白附著在卵子的外層，當精子進入時，這些蛋白被剪斷（或切割）成碎片。

先前的研究表明，切割ZP2蛋白以某種方式改變了它們的形狀或卵子外殼的整體結構，或者可能在更曲折的事情發生之前就滅活了精子結合部位。

科學家們只是不知道這些結構變化具體是什麽，所以，ZP2蛋白質的模型幾乎保持了40年。

盧卡·喬文和他的同事們表明，切割ZP2亞基可以使它們像拉鏈的兩面一樣相互作用和交聯。這一過程將卵外層的網狀細絲（稱爲透明帶）拉到一起，使它們之間的距離是其正常結構所允許的7倍。

反過來，這使得透明帶更加堅硬，阻止任何一個以上的精子進入卵子。

研究人員還研究了老鼠體內攜帶ZP2蛋白突變的精子和卵子之間的相互作用，並使用人工智能程序AlphaFold來預測人類卵子的外殼結構。

盧卡·喬文說：“編碼卵殼蛋白的基因突變會導致女性不育，而且越來越多這樣的突變被發現。我們希望我們的研究將有助于女性不孕症的診斷，並可能預防意外懷孕。”

激素型避孕藥，如避孕藥，會阻止卵巢每月釋放卵子，可能會帶來一些嚴重的副作用，如情緒變化和抑郁，體重增加和性欲低下。

非激素型避孕藥，如銅宮內節育器（IUD），很流行也很有效，但對一些人來說，插入它們會非常痛苦。

所以，選擇越多越好 —— 也許基于這項研究的一種探索途徑是瞄准ZP2蛋白，將卵外殼變成一個堡壘。當然，一些男性避孕藥也會很好用。

這項研究發表在《細胞》雜志上。

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