精子细胞之间的竞争是自然界中最大的竞争之一，它们争先恐后地到达卵子。考虑到有数百万的精子细胞参与竞争，而且大多数情况下只有一个胜者，这场竞赛注定是激烈的，有时甚至会变得无情。
竞争的关键部分是活动能力，因为能够更好地移动的精子有更高的机会首先到达卵子并使其受精。现在，来自马克斯·普朗克分子遗传学研究所的研究人员使用小鼠表明，一种称为RAC1的活性蛋白质对精子的活动能力至关重要。拥有最佳数量这种蛋白质的精子有更好的竞争机会，而那些没有的则失败得很惨。
这项新研究的有趣之处在于，小鼠含有一个“自私”的基因片段，打破了遗传继承的标准规则，如果精子细胞拥有这个基因片段，成功率可以达到99%。研究人员将这个基因片段描述为“t-单倍型”（t-精子），它包含基因变体。他们首次表明，含有这种基因片段的小鼠精子具有更强的活动能力，并且能够比同类更快地向前移动，从而增加了它们使卵子受精的机会。
此外，研究人员将这种“自私”的基因片段与活性RAC1蛋白联系起来。这种蛋白质充当开关，通过激活其他信号分子，将信息从细胞外部传递到内部。已知它在引导免疫细胞到达目标等过程中发挥作用。新研究的作者假设RAC1也可能帮助精子细胞“嗅”到卵子的方向。
“单个精子的竞争力似乎取决于活性RAC1的最佳水平；无论是减少还是过量的RAC1活动都会干扰有效的向前移动，”研究的第一作者亚历山德拉·阿马拉尔博士在一份声明中说。
更有趣的是，作者发现含有t-单倍型基因片段的t-精子细胞可以禁用不含有它的其他精子。在精子发生（精子的成熟）的早期阶段，某些扭曲因素被特别分配给所有t-精子细胞。这些因素在某种意义上是毒药，可能会扭曲其他“正常”精子的调节信号，降低它们的活动能力。
“含有t-单倍型的精子设法禁用了不含有它的精子，”马克斯·普朗克分子遗传学研究所的主任伯恩哈德·赫尔曼解释说，“诀窍是t-单倍型‘毒害’了所有精子，但同时产生了一种解毒剂，这种解毒剂只在t-精子中起作用并保护它们。想象一下，在一个马拉松比赛中，所有参与者都喝了有毒的水，但有些跑步者也服用了解毒剂。”
在精子形成过程中，染色体被均匀地分割，每个精子都接收到前体细胞分裂时的一半原始拷贝。只有继承了含有这种基因片段的染色体拷贝的t-单倍型精子才会产生一种额外的因子，可以逆转其他t-精子中的扭曲因子的负面影响。因此，与没有这种基因片段的精子相比，它们不受影响，在某种意义上得到了保护。
研究指出，如果没有正常精子与之竞争，t-精子没有任何优势。例如，当研究人员测试只有一条17号染色体上含有该片段的雄性小鼠时，他们发现混合了t-精子和“正常”精子。他们注意到，主要是正常精子在向前移动时遇到困难，这说明了t-精子由于其毒害的伎俩而超越它们的竞争力，这使得正常精子移动得更慢。
然而，当他们对第二组混合的t-精子和正常精子施加一种抑制活性RAC1蛋白能力的物质时，他们观察到正常精子也能够向前移动。这剥夺了t-精子的优势，因为异常的RAC1活动会扰乱向前移动。
研究人员随后得出结论，为什么继承了两份17号染色体上基因片段的雄性小鼠是不可育的。这是因为这些小鼠在精子发生过程中只产生t-精子，这些精子含有过多的RAC1，并且没有任何正常精子与之竞争。
这反过来导致它们自身的活动能力下降，t-精子几乎无法向前移动。因此，作者指出，RAC1蛋白太少会降低活动能力，太多也会如此，因此人类男性不育的某些形式可能是由于RAC1活性异常所致。然而，未来需要进一步研究来调查这一点。
“我们的数据显示，精子细胞是残酷的竞争者，”赫尔曼说。此外，t-单倍型的例子展示了某些基因如何使用一些不太光彩的手段来传递下去。“遗传差异可以给个体精子在生命竞赛中的优势，从而促进特定基因变体传递给下一代，”他总结道。