尽管科学研究已经延伸至外太空，但人类对自身生命起源的授精过程仍知之甚少，尤其是精子如何穿透卵细胞膜。近日，《公共科学图书馆·生物学》（Public Library of Science, PLoS Biology）刊登了来自霍华德·休斯医学研究所（HHMI）和阿根廷国立库约大学医学院（National University of Cuyo School of Medicine in Mendoza, Argentina）的研究成果，他们首次跟踪拍摄了一个精子细胞从融合卵子细胞膜到完成授精的全过程，加深了我们对精子顶体胞外分泌和卵子细胞膜融合机制的理解。

精子顶体胞外分泌（acrosomal exocytosis）包括精子细胞膜的融合以及同时发生的数百个膜融合小孔的开放，顶体囊泡（acrosomal vesicle）中的酶被释放，使精子能够穿过卵细胞膜完成授精。此前对胞外分泌过程的研究因实验模式不同而结论不一，过程不断被重塑。现在，研究人员结合功能分析与荧光免疫技术（immunofluorescence techniques），利用神经毒素和一种感光钙离子螯合剂，揭示了授精跨膜过程的奥秘。最终，他们将目光聚焦于一种SNARE（可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体）蛋白复合物。

研究人员设计了一个从精子休眠期开始跟踪的实验模式。在精子休眠期间，顶体和精子细胞膜上的SNARE蛋白结合形成复合物——这通过SNARE对神经毒素的抗性得以发现。当精子结束休眠期接近卵子时，钙离子进入精子，激活一种GTP结合蛋白Rab3A，从而引发SNARE复合物的解离（对毒素敏感）。此时，一侧膜的SNARE与另一侧膜的SNARE相互作用，形成结合松弛的通道复合物。最后，顶体释放的钙离子催化SNARE复合物完全组装，形成融合孔道。

这一研究意义重大，普林斯顿大学的Frederick Hughson教授称赞其为“really, really nice work”，并指出这是此前其他实验未能实现的突破。从研究数据可以看出，该实验耗费了大量精力和心思，而巧妙的设计更体现了科学发现是汗水与灵感的结晶。