Kann ein einzelnes Spermium allein zu einer Eizelle reisen und diese befruchten?

Nein, es braucht mehr als ein Spermium. Das Ei hat mehrere Barrieren, die bis zu 100 zusammenarbeitende Spermien benötigen, um zu durchdringen.

Die Verschmelzung der Eizelle mit ihren drei Barrieren (Cumulus-Oozyten-Komplex, Zona pellucida und schließlich die Plasmamembran) erfordert etwa 10 Spermien, um die ersten beiden Barrieren der Eizelle zu überwinden, die sich auf De Jonge beziehen, und bis zu 100 Spermien, um einen Weg frei zu machen diese Barrieren . Der Zufall bestimmt, welches dieser Spermien das letzte ist, das die Eizelle befruchtet.

Es gab Fälle, in denen Spermien nicht funktionsunfähig gemacht wurden, wie die zahlreichen Fallberichte über menschliche Eileiterschwangerschaften belegen, die trotz fehlendem Zugang von Spermien aus der Gebärmutter in den Eileiter auf der Seite des Eisprungs auftraten.

Die hier gezeigten Forschungsergebnisse zeigen , dass wahrscheinlich nur 10 oder 20 Spermien die Zona pellucida erreichen und es wahrscheinlich nicht mehr als Dutzende von Spermien gibt, die den Cumulus beim Menschen erreicht haben und damit begonnen haben, ihn zu durchdringen.

Das COC dient als letzter Spermienfilter und wahrscheinlich schaffen es nur 10 oder 20 Spermien durch den Cumulus, um die Zona pellucida zu erreichen. Der Wettlauf bis zum Ziel wird von effektiven Ligand-Rezeptor-Wechselwirkungen und funktionell aktiven Signaltransduktionskaskaden bestimmt

Beim Kontakt mit der Zona kann es nur etwas mehr als eine Handvoll Spermien geben, die die vorhergehenden Elemente vollständig erfüllen; vielleicht ist der Zufall die letzte Determinante dafür, welches von diesen das befruchtende Sperma ist.

Die Spermatozyte muss zwei Haupt-Oozytenbarrieren durchdringen, nämlich 1) Corona radiata und 2) Zona pellucida, und die Bindung von Sperma an Oozyte erfolgt mit Hilfe eines Metalloproteaseproteins in der Spermienplasmamembran, das mit einem Rezeptor auf der Oozytenmembran fusioniert .

1) Durchdringung von Corona Radiata – Die Koronalzellen stellen keine wirkliche Barriere dar, da sie sehr locker an der Zona befestigt sind und teilweise durch die Wirkung der Eileiterflüssigkeit und Enzyme zerstört werden.

2) Penetration der Zona pellucida – Verdauung der Schicht in unmittelbarer Nähe der Spermien durch die freigesetzten akrosomalen Enzyme wie Acrosin. Das Ei kann von vielen Spermien befruchtet werden, wenn die Zona pellucida entfernt wird.

Bezug nehmend auf BM Gadella et.al. 2015 sind ejakulierte Säugetiersamenzellen zunächst nicht in der Lage, die Eizelle zu befruchten . Spermien werden durch einen Prozess namens Spermienkapazitation im weiblichen Genitaltrakt in vivo aktiviert und erwerben ein Befruchtungspotenzial, sobald sie den Isthmus des Eileiters erreichen.

Zweitplatzierte Spermien, die ihre Reise durch die Zona pellucida zum Zeitpunkt der Verhärtung noch nicht beendet haben, werden auf ihrem Weg gestoppt. Eine erfolgreiche Befruchtung erfordert nicht nur, dass ein Spermium und eine Eizelle verschmelzen, sondern dass nicht mehr als ein Spermium mit der Eizelle verschmilzt. Die Befruchtung durch mehr als ein Spermium, das Polyspermie ist, führt fast zwangsläufig zum frühen embryonalen Tod.

1. Dr. Charles Lindemann, der die Mechanismen der Spermienbeweglichkeit ausführlich untersucht hat, gibt die folgenden Informationen über den Eintritt vieler Spermien, um die Korona aufzubrechen, damit ein Spermium zum Ei durchdringen kann.

Das Ei ist normalerweise von einer dicken Zellschicht bedeckt, der sogenannten Corona radiata, die als Blockade dient, um zu verhindern, dass Spermien in das Ei gelangen. Samenzellen enthalten Enzyme, die diese Barriere abbauen. Es kann tatsächlich einen Angriff vieler Spermien erfordern, um die Korona ausreichend aufzubrechen, damit ein Spermium zum Ei durchdringen kann.

2. Ein Zusammenschluss vieler Spermien (auch Helferspermien genannt), die die die Eizelle umgebenden Strukturen angreifen, ermöglicht die Vereinigung eines einzelnen Spermiums mit der Eizelle .

Zusammenfassend handelt es sich hier um einen gezielten "Angriff" vieler Spermien auf die die Eizelle umgebenden Strukturen mit dem Ziel, einer einzigen Samenzelle die Vereinigung mit der Eizelle zu ermöglichen.

Spermien sind auf komplizierte Weise daran angepasst, jederzeit neben Millionen ihrer Artgenossen zu existieren, aber es ist einfach unbekannt, ob sie ohne diese Artgenossen überleben und Erfolg haben können.

Es gibt einfach nicht genug Forschung, um das zu wissen. Insbesondere hat niemand jemals eine Reihe von Milliarden von Versuchen versucht, in denen ein einzelnes Spermium eingeführt und überprüft wurde, ob es zu einer Schwangerschaft führte.

Aber es gibt einige Untersuchungen zur Spermienkooperation, die uns eine Methode liefern, von der man annehmen könnte, dass die Antwort auf diese Frage NEIN sein könnte.

Der Fortpflanzungserfolg wird am besten durch die Mobilität der Spermien vorhergesagt [1], die bekanntermaßen durch die Kooperation der Spermien beeinflusst wird [2]. Wir wissen also, zumindest bei vielen Arten, dass ein einzelnes Spermium, das in ein Weibchen eingeführt wird, vor einer größeren Herausforderung steht, als wenn es eines von vielen wäre. Darüber hinaus haben einige Forscher sogar Theorien über die Existenz verschiedener Klassen von Spermien aufgestellt, die speziell dazu dienen, den Erfolg der Befruchtung von Spermien zu unterstützen [3]. Ob diese allein unternommene Reise bei manchen Arten einfach unüberwindbar ist oder nicht, wurde (soweit ich das beurteilen kann) nie erforscht.

1. Birkhead TR, Martinez JG, Burke T, Froman DP. 1999 Die Spermienmobilität bestimmt das Ergebnis der Spermienkonkurrenz beim Hausgeflügel. Proz. R. Soc. Lang. B 266, 1759–1764. (doi:10.1098/rspb.1999.0843)
2. Higginson DM, Pitnick S. 2010 Evolution der Interaktionen von Spermien innerhalb des Ejakulats: kooperieren Spermien? biol. Rev. 86, 249–270. (doi:10.1111/j.1469-185X.2010.00147.x)
3. http://goaskalice.columbia.edu/answered-questions/why-does-it-take-millions-sperm-fertilize-egg