정자와 난자가 만나는 것은 몇번의 정자가 계속 뚫으려하다가 뚫리면 그 정자가 들어가는게 아닌가요??

Question

정자와 난자가 만나는 것은 몇번의 정자가 계속 뚫으려하다가 뚫리면 그 정자가 들어가는게 아닌가요?? 잡지를 보니깐 강한 정자가 아니라 특정 화학적 연결을 통해서 정해지는 거라고 하는데 맞나요??

Answer 1

안녕하세요.

예전에는 가장 빠르고 강한 정자가 난자를 뚫고 들어간다라고 설명했지만, 실제 수정 과정은 그것보다 훨씬 복잡한데요, 정자와 난자가 서로 화학적, 생물학적으로 맞아야 수정이 이루어지는 과정에 가깝습니다.

우선 난자 주변에는 투명대라는 보호층이 있는데요, 정자는 난자 근처에 도달하면 머리 부분에서 효소를 분비해 이 층을 통과하려고 합니다. 이 과정에서 여러 정자가 함께 주변 구조를 변화시키는 데 도움을 주는 것은 맞습니다. 하지만 실제로 난자 내부로 들어가는 것은 아무 정자나 되는 것이 아닌데요, 정자 표면 단백질과 난자 표면 수용체가 서로 맞아야 결합이 일어납니다. 대표적으로 정자의 IZUMO1 단백질과 난자의 JUNO 수용체 같은 분자들이 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있으며, 이처럼 분자적 인식이 맞아야 세포막 융합이 일어나는 것입니다.

또한 여성 생식기관도 단순히 수동적인 환경이 아닙니다. 난자와 난관 주변에서는 특정 화학물질을 분비해 정자를 유도하는 현상이 관찰됩니다. 이를 화학주성이라고 하는데, 일부 연구에서는 난자가 특정 특성을 가진 정자에 더 반응할 가능성도 제기되고 있습니다. 정자 하나가 난자 안으로 들어가면 난자는 즉시 방어 반응을 일으키며, 투명대 구조가 변하면서 다른 정자들은 더 이상 들어올 수 없게 됩니다. 이를 다정자 수정 방지 반응이라고 하는데요, 만약 여러 정자가 동시에 들어가면 염색체 수가 비정상적으로 되어 정상 발생이 거의 불가능해집니다. 감사합니다.

Answer 2

사실 수정은 정자가 힘으로 난자를 뚫는 선착순 경쟁이 아닙니다.

난자는 화학 물질을 분비해 자신과 유전적으로 잘 맞는 정자를 유인하는데, 이를 주화성이라 하죠.

그래서 정자가 난자 표면의 보호막에 도착하면 서로의 단백질이 열쇠와 자물쇠처럼 화학적으로 결합해야 합니다. 이 연결이 성공하면 정자는 머리에서 소화 효소를 분비해 보호막을 화학적으로 녹이며 길을 엽니다.

즉, 물리적인 힘이 아니라 화학적 검증을 거쳐 난자의 선택으로 결합하는 것입니다.

결론적으로 잡지에서 보신 것처럼 특정 화학적 연결이 수정의 결정적 열쇠가 맞는 것이죠.

Answer 3

안녕하세요, 지혜로운사자님. 이중철 전문가입니다.

우선은 정자와 난자가 만나는 과정은 단순히 강한 정자가 계속해서 뚫으려다 성공하는 방식은 아니랍니다.

다만, '특정 화학적 연결을 통해 정해지는 부분이 크다'라는 잡지(magazine)의 설명은 과학적 근거가 있습니다. 수정 과정은 여러 단계를 거치며, 최종적으로 난자와 정자가 결합하는 것은 물리적인 힘보다는 분자 수준의 특정한 인식 메커니즘에 의해 결정되거든요.

 

먼저, 수백 마리의 정자가 질 내에 사정되지만, 자궁경부의 점액과 자궁을 통과하는 과정에서 대부분이 걸러지고 나팔관 팽대부에 도달하는 정자는 극소수(150~200 마리 정도)에 불과합니다. 여기서 중요한 점은 정자의 운동력이 접근 가능성에 영향을 주지만, 난자에 도달한 후의 최종 선택은 정자가 '계속 뚫으려다 성공'하는 것이 아니라, 난자가 분비하는 화학 물질에 특이하게 반응하는 정자가 유인되어 결합한다는 것입니다.

사람의 난포액에는 특정 정자를 유인하는 화학 유인물질(정자 주화인자)이 존재하는데요. 실제로 이 물질이 서로 다른 면역 유전자를 가진 정자에 더 강하게 반응하도록 유도함으로써 자손의 면역 다양성을 높이는 데 기여하고 있습니다. 또한 난자가 감싸는 난소액(난포액)은 같은 종의 정자를 이끄는 화학적 신호를 보내어 종 간 결합을 방지하고, 특정 정자를 선택적으로 유인합니다.

 

정자와 난자의 실제 결합 과정에서는 정자 표면의 '이즈모(Izumo)' 단백질과 난자 표면의 '주노(Juno)' 단백질이 꼭 맞물려야만 결합이 시작되며, 이 두 단백질의 상호작용 없이는 수정 자체가 이루어질 수 없습니다. 이는 정자가 물리적으로 난자를 뚫고 들어가는 것이 아니라, 서로에게 맞는 분자 '열쇠'와 '자물쇠'처럼 정확히 인식되어 결합하는 과정임을 보여주는 것이지요.

따라서 수정은 정자의 세기나 시도 횟수가 아닌, 화학적 신호에 따른 정자의 선택성과 정자와 난자 간의 특정 단백질 결합에 의해 결정된다고 볼 수 있습니다.

 

정리하자면,

정자가 난자에 도달하는 데는 기본적인 운동성이 필요하지만, 최종적으로 결합하는 정자는 난자가 보내는 화학 신호에 반응하고, 표면 단백질이 정확히 맞는 정자이며, 이는 '계속 뚫으려다 성공'하는 과정보다는 정교한 분자 인식에 가깝다고 설명하는 것이 생물학적으로 더 정확한 설명입니다.

※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉