การสล็อตแตกง่ายสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศซึ่งเป็นเส้นทางหลักในการให้กำเนิดสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ จำเป็นต้องมีพ่อแม่สองคน นอกจากนี้ยังต้องการเซลล์สืบพันธุ์พิเศษหรือเซลล์สืบพันธุ์: ไข่และสเปิร์ม ไข่และสเปิร์มของมนุษย์อยู่ตรงข้ามกันในหลายๆ ด้าน ไข่จะอวบอ้วนและมีขนาดใหญ่ เซลล์สเปิร์มมีลักษณะเป็นลูกธนูขนาดเล็ก มีหางยาวสำหรับการเคลื่อนไหวแต่มันไม่ใช่แบบนี้เสมอไป กาลครั้งหนึ่งนานก่อนที่มนุษย์จะมาถึง เซลล์เพศชายและเพศหญิงมีลักษณะเหมือนกัน Don Levitan นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยแห่ง
รัฐฟลอริดากล่าวว่าลักษณะเด่นของสเปิร์มและไข่อาจ
เริ่มต้นจากการแปรผันตามธรรมชาติเล็กน้อย เซลล์ไม่สม่ำเสมออย่างสมบูรณ์ เซลล์เพศหญิงที่แข็งแรงกว่าอาจสร้างลูกหลานที่มีสุขภาพดีขึ้นได้เพราะมีสารมากขึ้นในการสร้างลูกหลานที่มีชีวิต เซลล์เพศผู้ที่มีขนาดเล็กกว่าอาจเจริญงอกงามเพราะสร้างได้ง่ายกว่า เมื่อเวลาผ่านไป การคัดเลือกโดยธรรมชาติผลักดันเรื่องใหญ่ให้ใหญ่ขึ้นและเล็กลงให้เล็กลง
สิ่งมีชีวิตแรกที่พัฒนาจากไข่ที่ปฏิสนธิอาจเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะคล้ายฟองน้ำ Levitan กล่าว สัตว์ดังกล่าว เป็นสัตว์ประเภทแรกๆ ที่มีเซลล์เฉพาะ เกิดก่อนความหลากหลายของชีวิตที่เกิดขึ้นระหว่าง Cambrian โดยนำไข่กลับมามากกว่า 540 ล้านปี
ทุกวันนี้ สิ่งมีชีวิตที่เรียบง่ายเหมือนฟองน้ำและซับซ้อนเหมือนที่มนุษย์ยังคงพึ่งพาไข่บางรูปแบบเพื่อการสืบพันธุ์ แต่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมส่วนใหญ่เลิกวางไข่โดยแทนที่ไข่ที่มีเปลือกหุ้มด้วยความสามารถในการเลี้ยงดูทารกในครรภ์ มีสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเพียงไม่กี่ตัวรวมทั้งตุ่นปากเป็ดที่วางไข่
นักชีววิทยา Henrik Kaessmann จากมหาวิทยาลัยโลซานน์ในสวิตเซอร์แลนด์และเพื่อนร่วมงานสงสัยเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่ทำให้การเปลี่ยนแปลงนี้เป็นไปได้ และเพื่อนร่วมงานได้พิจารณายีนที่เชื่อมโยงกับการวางไข่และการผลิตน้ำนมในมนุษย์ สุนัข หนูพันธุ์ และตุ่นปากเป็ด นักวิจัยรายงานในปี 2551
ว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสามารถผลิตน้ำนมได้นานก่อนที่พวกมันจะหยุดวางไข่ ผลลัพธ์นี้สอดคล้องกับความคิดก่อนหน้านี้ว่า
การพัฒนาของต่อมน้ำนมและความสามารถในการให้นมทารก อาจกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลง
ถึงกระนั้น ไข่ของมนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ ยังคงมีเปลือกหุ้มที่แข็งแรงและป้องกันได้ ในมนุษย์ ไข่จะลอยอยู่ในซองคล้ายวุ้นและล้อมรอบด้วยขนชั้นนอกแข็งที่เรียกว่าโซนาเพลลูซิดา การศึกษาเกี่ยวกับแนวกั้นโซนของมนุษย์แสดงให้เห็นว่า มันประกอบด้วยสายโปรตีนหลักสี่สายที่เรียกว่า ZP1, ZP2, ZP3 และ ZP4
แม้ว่าสเปิร์มหลายร้อยตัวอาจเกาะติดกับโครงสร้างด้านนอกของไข่ โดยปกติแล้วจะมีเพียงตัวเดียวเท่านั้นที่จะผ่านเข้าไปปฏิสนธิกับไข่ได้ ในปี 1980 ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดย Paul Wassarman ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่ Mount Sinai School of Medicine ในนิวยอร์กซิตี้ ค้นพบว่า ZP3 ทำหน้าที่เป็นสถานีเทียบท่าเพื่อช่วยให้สเปิร์มของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบรรลุภารกิจนี้ หลังจากผูกมัดกับตัวรับ ZP3 แล้ว สเปิร์มจะผ่านกระบวนการที่เรียกว่าปฏิกิริยาอะโครโซมเพื่อปลดปล่อยเอนไซม์ที่จำเป็นในการเจาะไข่ ในการหาว่าส่วนใดของโมเลกุล ZP3 ที่มีความสำคัญต่อการผูกมัดในมนุษย์ นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องมีโครงสร้างสามมิติ การศึกษาถูกกีดกันมานานหลายทศวรรษเนื่องจากไข่ของมนุษย์นั้นหาได้ยากและใช้งานได้ยาก
นั่นเป็นเหตุผลที่ Jovine ขอความช่วยเหลือจากไก่ กลุ่มของเขาแปลง ZP3 เวอร์ชันไก่ให้อยู่ในรูปคริสตัลแข็ง จากนั้นจึงสรุปโครงสร้างของมันด้วยการวิเคราะห์รูปแบบของลำแสงเอ็กซ์เรย์ที่สะท้อนจากมัน ด้วยความช่วยเหลือของโปรแกรมคอมพิวเตอร์หลายโปรแกรม นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถใช้โครงสร้างนี้เป็นฐานในการสร้างแบบจำลอง 3 มิติของ ZP3 เวอร์ชันสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
ผลลัพธ์ที่ตีพิมพ์ในปี 2010 ในCellแสดงให้เห็นว่าตัวรับประกอบด้วยโปรตีนตัวเดียวและแบ่งออกเป็นสองส่วนหลัก การหารูปร่างของพื้นผิวที่เกี่ยวข้องกับการจับตัวอสุจิทำให้เกิดความเป็นไปได้ในการออกแบบโมเลกุลขนาดเล็กเพื่อขัดขวางกระบวนการเพื่อป้องกันการปฏิสนธิ Jovine กล่าว
Wassarman กล่าวว่าการค้นพบนี้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับการปฏิสนธิไม่เพียงในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเท่านั้น แต่ในสัตว์อื่นด้วย นั่นเป็นเพราะว่าหนึ่งในสองส่วนหลักของโปรตีน ZP3 ที่เรียกว่า ZP-N มีหน่วยโครงสร้างที่พบในโปรตีนเคลือบไข่ของสัตว์ตั้งแต่ปลา กบ นก และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
Wassarman กล่าวว่า “การค้นพบนี้แนะนำอย่างยิ่งว่าคุณลักษณะของ ZP3 ได้รับการอนุรักษ์ไว้ในช่วงวิวัฒนาการมานานกว่า 600 ล้านปี
ทีมของ Jovine ใช้โครงสร้างนี้เป็นจุดเริ่มต้นในการสร้างแบบจำลอง 3 มิติของ zona pellucida เพื่อดูว่าโปรตีนประกอบเข้าด้วยกันอย่างไรในเมมเบรนที่ห่อหุ้มไข่นี้ Jovine กล่าวว่า “เราอยากจะเข้าใจว่าสเปิร์มเห็นอะไร
แบบจำลองที่สมบูรณ์จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจได้ดีขึ้นว่าโปรตีนต่างๆ ทำงานอย่างไรเพื่อช่วยหรือขัดขวางตัวอสุจิที่พยายามเข้าถึงไข่ ตัวอย่างเช่น ZP2 มีส่วนเกี่ยวข้องมานานแล้วในฐานะตัวรับที่สำคัญอีกตัวหนึ่งสำหรับการปฏิสนธิ เมื่อต้นปีนี้ นักวิจัยค้นพบว่าไข่อาจหลั่งเอ็นไซม์ที่เรียกว่า ovastacin ซึ่งจะเฉือนโปรตีน ZP2 ในเปลือกนอกของไข่ออกไปเมื่อเกิดการปฏิสนธิ กิจกรรมดังกล่าว รายงานเมื่อวันที่ 2 เมษายน ในJournal of Cell Biologyจะทำให้เห็นได้ชัดเจนว่า ไข่ไม่ได้เปิดสำหรับธุรกิจอีกต่อไปสล็อตแตกง่าย
