随着男性年龄的增长,他们的繁殖成功率通常会下降。牛津大学的研究人员对果蝇进行的一项研究发现,虽然老年雄果蝇的后代确实比年轻雄果蝇少,但这并不是因为它们的精子少,而是由于精液的限制。这项研究强调了精液在生殖成功中的重要性,并可能对提高动物生育能力和体外受精具有重要意义。
人们普遍认为,随着男性年龄的增长,他们的生育能力通常会下降(一种被称为生殖衰老的现象),这通常是由于老年男性精子数量和/或质量的减少。然而,牛津大学生物系的研究人员对果蝇(黑腹果蝇)的连续交配进行了研究,发现虽然年老的雄性比年轻的雄性产生更少的后代,但这并不是因为缺乏精子。
研究人员发现,由于时间的积累,老年男性比年轻男性拥有更多的精子,而且在交配过程中,他们也会将相同数量或更多的精子转移给女性。然而,令人惊讶的是,雌性储存的老年雄性精子较少,这导致后代较少,并且在老年雄性中观察到生殖能力下降。
研究表明,这可能是由于雌性在交配后不久就排出了更多老年雄性的精子,或者是由于老年雄性的精液质量较差。精液是射精的非精子成分(在人类中通常称为精浆),它含有营养物质和蛋白质的混合物,对确保受精、精子储存和产卵至关重要。
射精质量对生育能力的影响可能在一夫多妻的物种中更为明显,雄性与多个雌性交配,因为射精产生的能量成本很高。在这些物种中,投资于射精的数量和质量比一夫一妻制的物种更为重要,在一夫一妻制的物种中,雄性只与一个雌性交配。
为了进一步调查精液是否确实限制了老年雄性的生殖成功,研究人员向雌性补充了年轻雄性的精液(而不是精子)。这种补充是通过将雌性与只产生精液的转基因雄性交配来实现的,这种雄性不产生任何精子。在这里,他们发现这种补充可以挽救老年雄性的繁殖成功率,因此老年雄性和年轻雄性的后代数量相似。因此,年老的雄性受益于年轻雄性补充的精液。
这也表明了一夫多妻制对第二个雄性的一个主要好处——前一个雄性的精液可以提高它们的生育能力。这种机制或许可以解释为什么在某些物种中,最后交配的雄性会产下最多的后代。重要的是,该研究还表明,当雌性补充精液时,通过一夫多妻交配顺序观察到的雄性生育能力下降就消失了。
该研究的主要作者、牛津大学生物系的Krish Sanghvi博士说:“我们发现,射精的不同成分——精子和精液——随着年龄和交配顺序的不同而以不同的速度下降。”正如预期的那样,老年男性的生殖产出确实比年轻男性低,但这可能是由于精液变质、精子活力下降以及女性精子储存的差异,而不是精子数量随着年龄的增长而下降。”
结果强调了精液的数量和质量在一夫多妻物种的雄性生育能力中所起的作用。这些结果对性冲突和性选择有重要影响,即女性的适应性不仅取决于男性的交配史或男性年龄,还取决于它们之间的相互作用。重要的是,结果表明,男性生殖产出的下降不是永久性的,可以通过存在充足、优质的精液来逆转。精子和精液之间的这种相互作用对提高动物的生育能力以及体外受精(IVF)可能产生的影响至关重要。
资深作者Irem Sepil博士(牛津大学生物系)说:“未来的研究可以确定精液补充技术是否可以应用于人类,精液在生育能力中的重要性已经得到了很好的确立。例如,精液移植,即用健康可育供者的精液补充不育供者的精子,可能成为提高生育能力的可靠方法。”
Krish Sanghvi博士补充说:“我们接下来的工作是确定影响男性生育能力的是精液的存在还是精液的年龄,并了解女性精子射出在年轻男性精子保留率增加中的作用。”
‘Reproductive output of old males is limited by seminal fluid, not sperm number’