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在研究生研究研讨会:汞对鸣禽精子的影响

Tending his flock:
照料他的羊群: 阿南达·梅农在大学的鸟舍里和他的斑胸草雀一起工作。梅农正在研究汞对鸟类精子的影响,这项研究对人类健康有重要影响。Stephen Salpukas摄

理解阿南达弥农的研究,有必要了解人类实践的“鸟与蜂”与实际的鸟与蜂的繁殖之间的差异。尤其是鸟。

梅农正在威廉玛丽大学生物系攻读硕士学位。他的毕业论文课题是研究汞对鸟类精子的影响。这项工作被授予两个跨学科研究奖之一,与第16届年度研究生研究研讨会将于3月24日至25日在威廉与玛丽的萨德勒中心举行。

梅农的研究是该大学不断扩大的汞对鸟类影响研究的一部分,其核心工作是由丹·克里斯托尔教授和梅农的导师约翰·斯瓦德教授共同完成的。

汞是一种常见的持久性环境污染物。梅农引用的数据表明,仅在2010年,就有大约1965吨汞被排放到环境中。一旦汞被细菌甲基化,它就会通过水生和陆生食物网向上移动。

logo动物和人类都会从食物中摄取汞,这可能会对野生动物、家畜和人类造成一系列问题。有许多众所周知的汞引起的疾病,但汞对精子细胞的影响才刚刚开始研究。

“有很多证据表明汞对精子有毒,”梅农说。“硒是制造精子的许多酶中非常重要的元素。从化学上讲,汞很喜欢和硒结合。它可以使精子发生,即制造精子的过程失去活性。”

梅农的工作包括比较一组吃含汞食物的斑胸草雀和一组没有吃汞食物的对照雀产生的精子。他将使用几种技术收集精子。他还能从雌性产下的卵中提取精子。

斑胸草雀属于雀形目,栖息的鸟类与我们熟悉的鸣禽属于同一类。要理解梅农的作品,需要一些关于雀鸟生命的背景知识,其中包含了一些与人类生殖现实截然不同的东西。

“首先,”梅农说,“鸟类没有阴茎。”

他解释说,像大多数鸟类和所有雀形目动物一样,雄性和雌性斑胸草雀都有一个多功能的小便生殖孔,即泄殖腔。交配时,雄鸟操纵它们的泄殖腔,形成一个“泄殖腔之吻”,这是一个短暂而幸福的接近,在此期间,精子从雄鸟的泄殖腔转移到雌鸟的泄殖腔中。

与人类的另一个区别是,一只健康的鸣禽总是处于繁殖周期的某个地方。

梅农解释说:“就像她们不断地从青春期到生育期再到更年期。”“鸟类没有月经周期。他们一遍又一遍地这样做。”

雄性也有一个周期。这种繁殖周期的男性版本比人类更复杂。随着鸟类繁殖周期的增加,它们的内睾丸会增长到非繁殖时期的几倍。繁殖之后,它们会萎缩到微不足道的程度,蛰伏着等待新一轮的循环。当鸟类的睾丸启动并运行时,它们的产物在外观上与人类精子的大头、伸展的蝌蚪形状大不相同。

“人类精子确实没有鸟类精子那么令人兴奋。鸟的精子看起来真的很时髦。它有一种螺旋形的头,”梅农说。

他补充说,鸟类精子细胞的行为甚至与人类精子细胞不同。鸟类的细胞可能会互相竞争一会儿,或者它们可能会聚集在一起。

他补充说:“精子细胞之间也有很多差异:你可以有长头短尾,或者长尾短头。”

梅农说,一只健康的雄性斑胸草雀会在大约800万个看起来很时髦的精子细胞中射精。只有15到30只游泳者能到达卵子,这就是哺乳动物繁殖的另一种方式。

他说,与哺乳动物不同,鸟类只有一个卵巢。梅农的研究中一个更重要的区别是,鸟类的精子到达卵子后会发生什么,但不会使卵子受精。

“多余的精子会被包围在卵子周围的膜中,”他说。那些没有命中靶心的精子被完整地保存了下来。当雌性产卵时,Menon可以恢复它所含的精子,但不能恢复实际进行受精的精子细胞。

他说:“基本上,我可以解剖一个卵子,蛋黄周围有一层膜,然后精确地测量有多少精子到达卵子。”这是这项研究的一个方面,如果不杀死母亲,就不可能在哺乳动物身上进行。

对于鸟类和哺乳动物之间的所有差异,Manon指出,当考虑到他的研究可能表明汞对人类精子的影响时,相似之处更为重要,他认为这个话题在过去的20年里一直没有得到充分的研究。

“说到底,鸟类和哺乳动物并没有什么不同,”他说。“水银也与很多男性有关。”

2月下旬,梅农正在设计一种方法来测量注射汞的鸟类和对照组之间精子质量的差异。他将比较精子数量、缺陷精子的存在和特征的差异。

“你可以理解,我无法观察数百万个细胞,”他说。“所以我必须开发技术来做到这一点。”

马农解释说,他将使用两种技术从他的雄鸟身上收集精子。第一种方法很简单:他可以从一只即将繁殖的雀的泄殖腔中人工表达精子。

“你可以挤出一点点,”他说。“这是使用的标准技术。但是鸟类对精子的投资方式不同,使用这种人工技术可能不会给我们最好的结果。”

他解释说,鸟类对精子的“投资”取决于许多环境因素。首先,当附近有更多的雄鸟时,鸟类会产生更多的精子。梅农还说,他想比较实际或至少是模拟繁殖的精子。

为了收集在最接近繁殖条件下产生的精子,他将部署一群雌性模型鸟。

“我所做的就是在鸟舍里找一只自然死亡的雌鸟,然后把它冻干。幸运的是,鸟类大多是毛茸茸的,所以冻干时身体会收缩,但羽毛不会表现出来,”梅农解释说。

需要四到五天的冷冻干燥才能使雌雀充分干燥,这样它就不会开始散发出鸟舍的臭味。梅农取出泄殖腔并用一个类似避孕套的装置来收集精子。

“然后我让她摆出交配的姿势,”他说。

诱人的姿势是魅力的一个明显和必要的方面,但梅农必须注意他如何装饰他的女人。雀类有自己一套神秘的吸引方式,该做和不该做。他说,例如,对雄性斑胸草雀来说,一个可靠的阻止方法是让雌性斑胸草雀戴上蓝色的腿带。

他说:“如果人造系列没有任何表现,而‘天然’系列有,我就知道他们的投资方式不同。”“这本身就是一个有趣的发现。”