เราทุกคนคือผู้ชนะ!

เรื่อง : Lise Tonner ภาพประกอบ : Claus Lunau เรียบเรียง : ชลิตา ธัญญะคุปต์

เราถือกำเนิดขึ้นมาด้วยความน่าจะเป็นเพียง 1 ใน 300 ล้าน ซึ่งน้อยมากจนไม่น่าเชื่อ แต่ด้วยความเร็ว ความแข็งแกร่ง และโชค เราก็ฝ่าฟันคู่แข่งไปสู่รางวัลที่ยิ่งใหญ่ คือการปฏิสนธิจนได้เหล่าอสุจิที่แข็งแรงที่สุดและโชดดีที่สุดเท่านั้น จึงจะได้พบเซลล์ไข่ในมดลูกของเพศหญิงได้กระนั้นอสุจิเพียงหนึ่งตัวเท่านั้นที่ได้ผสมกับไข่

เข้าที่….

อัณฑะผลิตอสุจิตลอดเวลา
ทุกๆ วัน ต่อมอัณฑะสร้างอสุจิเป็นล้านๆ เซลล์ ขึ้นมาจากกลุ่มสเต็มเซลล์ที่เก็บสะสมไว้ การผลิตต้องอาศัยอุณหภูมิจำเพาะและฮอร์โมนเพศ

ท่ออสุจิราว 800 ท่อในต่อมอัณฑะเป็นแหล่งผลิตอสุจิจำนวนมหาศาล ท่อเหล่านี้ทำงานตลอดเวลาเพื่อสร้างอสุจิราว 50,000 เซลล์/นาที ตลอดเวลา 24 ชั่วโมง ในท่ออสุจิ เซลล์อสุจิพัฒนามาจากเซลล์ต้นกำเนิดที่เรียกว่าเซลล์ต้นกำเนิดตัวอสุจิ (spermatogonium) จนกลายเป็นอสุจิที่สมบูรณ์ และเคลื่อนที่อพยพจากด้านผิวนอกของท่ออสุจิเข้าไปในใจกลางของท่อระหว่างการอพยพ อสุจิได้รับการปกป้องจากเซลล์พี่เลี้ยงที่เรียกว่าเซลล์เซอร์โทลิ (sertoli cells) ซึ่งสร้างกระเปาะเล็กในผิวท่อให้อสุจิได้อาศัย กระเปาะเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นกำแพงระหว่างต่อมอัณฑะกับระบบไหลเวียนโลหิต ซึ่งแทรกซึมไปทั่วร่างกายและอวัยวะต่างๆ กำแพงนี้ปกป้องเซลล์อสุจิที่ยังไม่โตเต็มวัยให้มีพัฒนาการได้โดยไม่ต้องกังวลกับแอนติบอดี้ในเลือด ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่ออสุจิ ปัจจัยสำคัญต่อการสร้างอสุจิคือฮอร์โมนเพศชายหรือฮอร์โมนเทสโทสเตอโรน ฮอร์โมนนี้ถูกหลั่งมาจากเซลล์เลย์ดิกก์  (leydig cells) หรือเซลล์ต่อม (gland cells) ที่แทรกอยู่ระหว่างท่ออสุจิ ระยะเวลาการเติบโตตั้งแต่สเต็มเซลล์จนถึงอสุจิเต็มวัย ใช้เวลาประมาณ 60 วัน

อุณหภูมิที่เหมาะสมกับการสร้างและพัฒนาการของอสุจินั้นควรต่ำกว่าอุณหภูมิร่างกาย 3 องศาเซลเซียส ดังนั้นต่อมอัณฑะจึงอยู่ในถุงอัณฑะนอกร่างกาย แพทย์ตรวจคุณภาพสมรรถนะของอสุจิได้จากจำนวนอสุจิต่อมิลลิลิตรของน้ำอสุจิ คุณภาพของอสุจิที่ดีคือมีเซลล์อสุจิอย่างน้อย 40 ล้านเซลล์/มิลลิลิตร

พร้อม…

เซลล์ในค่ายฝึกซ้อมนักกีฬา

จากต่อมอัณฑะ เซลล์สเปิร์มเคลื่อนผ่านท่อสเปิร์มไปยังท่อเก็บอสุจิ (epididymis) ซึ่งเป็นท่อขดๆ ยาวราว 6 เมตร

ในท่อเก็บอสุจิ เซลล์สเปิร์มถูกเก็บตัวเหมือนอยู่ในค่ายนักกีฬา เพื่อเพาะตัวจนสมบูรณ์เป็นเวลา 1-3 สัปดาห์ และเตรียมตัวสำหรับการว่ายแข่งขันไปยังเซลล์ไข่  ขณะที่เพาะตัวจนสมบูรณ์ เซลล์สเปิร์มจะสามารถว่ายน้ำเคลื่อนที่ได้เอง และเริ่มไปออกันในน้ำอสุจิ เพื่อรอเสียงปืนสัญญาณเริ่มการแข่งขัน

เริ่ม!

ต่อมอัณฑะบีบตัวพ่นอสุจิ
เมื่อเซลล์อสุจิเคลื่อนออกจากอวัยวะเพศชายระหว่างการหลั่งอสุจิ จะถูกพ่นออกมา เพราะการบีบตัวอย่างแรงของกล้ามเนื้อรอบๆ ถุงอัณฑะระหว่างการหลั่งการบีบตัวของกล้ามเนื้อนี้พ่นอสุจิออกมาตามท่อพักอสุจิและท่อปัสสาวะด้วยความเร็วกว่า 10,000 เท่าของความยาวเซลล์อสุจิ หรือราว 45 กิโลเมตร/ชั่วโมง

The elimination race of sperm cells from testicle to mature egg in the woman’s uterine tube has begun.
การแข่งขันเพื่อคัดเซลล์อสุจิที่อ่อนแอออก เริ่มต้นจากต่อมอัณฑะไปยังเซลล์ไข่ในปีกมดลูกของเพศหญิง

1. อสุจิว่ายผ่านต่อมสร้างน้ำเลี้ยงอสุจิ (seminal vesicle) ซึ่งหลั่งสารอาหารออกมาสำหรับอสุจิ สารอาหารเหล่านี้ให้พลังงานตลอดระยะทางที่อสุจิว่ายแข่งกัน

2. ต่อมลูกหมาก หลั่งสารที่มีฤทธิ์เป็นกรด เพื่อให้อสุจิว่ายน้ำได้ดี และปรับตัวให้เข้ากับสภาพความเป็นกรดในช่องคลอดเพศหญิงได้

3. เซลล์อสุจิเคลื่อนผ่านท่อปัสสาวะออกจากอวัยวะเพศชายอย่างรวดเร็ว ก่อนจะเจออุปสรรคแรกในหนทางวิบาก คือสภาพแวดล้อมที่เป็นพิษต่ออสุจิในช่องคลอดเพศหญิง

การคัดตัวรอบแรก

เกือบถึงเส้นชัย แต่หนทางยังวิบาก…

เซลล์อสุจิกว่า 300 ล้านเซลล์ซึ่งพุ่งตัวออกจากองคชาติจะมาออกันที่ปากมดลูก ซึ่งอยู่ล่างสุดของมดลูกต่อกับช่องคลอด จากนั้นอสุจิจำนวนเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่สามารถผ่านเข้าไปในมดลูกได้ ส่วนมากจะติดอยู่ที่ด้านข้างของอุ้งเชิงกรานและตายในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดนั้น
 อสุจิส่วนน้อยที่ผ่านปากมดลูกเข้าไปจะพบอุปสรรคอย่างอื่นอีก นั่นคือมีทางแยกไปยังท่อนำไข่หรือปีกมดลูกสองข้างให้มันเดินทางเข้าไป ในแต่ละรอบจะมีท่อนำไข่เพียงข้างเดียวเท่านั้นที่จะตกไข่ อสุจิเพียงไม่กี่ร้อยเท่านั้นที่ว่ายไปถูกข้าง หากอสุจิโชคดีคือเข้าไปถึงในระยะที่ไข่สุก ก็จะพบระยะสุดท้ายก่อนเข้าเส้นชัย

1. สภาพเป็นกรดในช่องคลอดเป็นพิษต่ออสุจิ

2. อสุจิจำนวนมากตายอยู่ในทางตันด้านข้างของปากช่องคลอด

3. อสุจิส่วนน้อยที่มาถึงมดลูก จะเจอทางสามแพร่งและต้องเลือกทางไปยังปีกมดลูกข้างที่ไข่ตกในรอบนั้น

4. อสุจิเพียงไม่กี่ร้อยตัวเท่านั้นที่สุ่มว่ายมาตามปีกมดลูกข้างที่ถูกต้อง

เข้าสู่เส้นขัย…

สเปิร์มที่แข็งแกร่งที่สุดเท่านั้นจึงอยู่รอดในมดลูก
สำหรับสเปิร์มกว่าร้อยเซลล์ที่เลือกว่ายเข้าปีกมดลูกข้างที่ตกไข่โดยอาศัยการเดาสุ่ม นี่คือระยะสุดท้ายก่อนถึงเซลล์ไข่และการปฏิสนธิ สเปิร์มเพียงไม่กี่เซลล์เท่านั้นที่ผ่านระยะนี้ไปได้ พวกมันเหลือพลังงานเพียงเฮือกสุดท้ายและมีเวลาเหลืออีกเพียง 2-3 วันเท่านั้น ดังนั้นทุกวินาทีของสเปิร์มในปีกมดลูกคือวินาทีสำคัญ เพราะจุดหมายซึ่งได้แก่เซลล์ไข่ นั้นอยู่ใกล้แค่เอื้อม รอการปฏิสนธิจากสเปิร์มผู้โชคดี

เซลล์สเปิร์มที่แข็งแกร่งว่ายถึงปีกมดลูก เพื่อรอพบเซลล์ไข่

ถึงเส้นชัย!

เมื่อถึงเส้นชัย อสุจิที่เร็วที่สุด โชคดีที่สุด และแข็งแรงที่สุดจะเข้าผสมกับเซลล์ไข่

พบหนึ่งเดียวในดวงใจ

เมื่อเซลล์อสุจิทั้งหลายมาถึงเซลล์ไข่ พวกมันต้องมีลูกฮึดเฮือกสุดท้ายก่อนจะได้เข้าไปผสมกับไข่

เมื่อเส้นชัยอยู่เพียงมือเอื้อม เซลล์อสุจิทั้งหลายก็มาถึงเซลล์ไข่ที่ยังไม่ถูกปฏิสนธิ อสุจิที่แข็งแกร่งที่สุด เร็วที่สุด และมีพละกำลังมากที่สุดเท่านั้นที่มาถึงจุดนี้ได้ บรรดาซุปเปอร์ฮีโร่เหล่านี้ต่างเผชิญหน้ากับอุปสรรคขั้นสุดท้าย คือการผ่านเข้าส่วนเปลือก หรือส่วนห่อหุ้มรอบนอกอันแข็งแกร่งของเซลล์ไข่ ส่วนเปลือกนี้ประกอบด้วยชั้นเมือกที่เรียกว่าโคโรนาราดิเอต้า (corona radiata) และส่วนใจกลางอันประกอบด้วยโปรตีนและน้ำตาล หรือชั้นโซนาเพลลูซิดา (zona pellucida)

เกณฑ์การคัดเลือกเข้มข้นมาก ทันทีที่อสุจิตัวหนึ่งตัวใดผ่านเข้าไปด้านในได้ เมื่อนั้นประตูโอกาสจะปิดตายสำหรับอสุจิตัวอื่น

อสุจิผู้ชนะหนึ่งเดียว จะสลัดส่วนหางที่หมดประโยชน์แล้ว และมอบสารพันธุกรรมให้เซลล์ไข่ ไข่จะกันไม่ให้อสุจิตัวอื่นเข้าสู่ด้านในโดยการผนึกเยื่อหุ้มเซลล์ของตัวเองเข้ากับเยื่อหุ้มเซลล์อสุจิ ก่อให้เกิดเยื่อพิเศษมีผลให้เปลือกไข่แข็งแกร่งจนไม่ยอมให้ใครผ่านเข้าไปได้อีก การปฏิสนธิเสร็จสิ้นสมบูรณ์แล้ว และการพัฒนาตัวอ่อนมนุษย์คนใหม่ก็เริ่มต้นขึ้น

1.เมื่อเซลล์อสุจิเผชิญกับชั้นเมือกของเปลือกไข่ อะโครโซมที่ส่วนหัวของอสุจิจะปล่อยเอนไซม์เพื่อช่วยให้อสุจิเคลื่อนเข้าด้านใน

2. ในชั้นโซนาเพลลูซิดาของไข่ โปรตีนจะจับตัวกับเซลล์อสุจิและทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้อสุจิตัวอื่นเข้าด้านในได้อีก

3. เยื่อหุ้มเซลล์ของไข่ผสานกับเยื่อหุ้มเซลล์อสุจิ ส่วนอะโครโซมและหางอสุจิถูกสลัดออก และอสุจิส่งมอบสารพันธุกรรมให้กับเซลล์ไข่

สถิติจากอาณาจักรสัตว์

- แมลงหวี่ Drosophila bifurca มีเซลล์อสุจิที่ยาวกว่าอสุจิมนุษย์ถึง 1,000 เท่า และมีต่อมอัณฑะที่มีน้ำหนักถึงร้อยละ 11 ของน้ำหนักตัวของแมลงหวี่

-วาฬอสุจิเพศผู้ หลั่งอสุจิแต่ละครั้งเป็นปริมาณกว่า 100-200 ลิตร ขณะผสมพันธุ์กับตัวเมีย

-พวกนกใช้การผสมพันธุ์ภายใน คือ เพศเมียรับอสุจิเข้าไปทางช่องเปิดของอวัยวะเพศเมีย และเก็บอสุจิไว้ในช่องเก็บเฉพาะภายในช่องมดลูก บางครั้งเก็บได้นานถึงหลายๆ สัปดาห์ ก่อนที่จะนำมาใช้ผสมกับไข่

ขอบคุณบทความและสามารถติดตามต่อได้ในนิตยสารไซแอนซ์ อิลลัสเตรเต็ดฉบับเดือน ต.ค. 2556

“วานรสอนง่าย” เอปหรือลิงไร้หางมีความชาญฉลาดมากกว่าที่เคยคาดคิด พวกมันรู้จักล่าสัตว์ด้วยอาวุธ รู้จักแสดงความเศร้าโศกเมื่อเพื่อนตาย กระทั่งสามารถสื่อสารด้วยสัญลักษณ์เพื่อขอบางสิ่ง แถมในบางด้านมันยังเก่งกว่ามนุษย์เสียอีก

“รหัสที่ถอดไม่ได้พุ่งฉิวไปรอบโลก” ในปี 2016 ดาวเทียมจีนดวงหนึ่งจะทดลองส่งข้อมูลเข้า “รหัสลับควอนตัม” ที่ไม่มีทางถอดได้ไปรอบโลก หากประสบความสำเร็จ นี่จะเป็นเทคโนโลยีสำคัญที่จะช่วยต่อกรกับเหล่าจรชน