传统的观念认为，在动物的有性生殖过程中，精卵结合后，卵子中所储存的物质为胚胎的早期发育提供了营养，卵子中预先就有的蛋白质和RNA指导了胚胎早期的发育，描绘了动物今后发育的基本蓝图。而精子的作用仅仅是将父系的基因组传递给了后代，精子的功能仅仅如此吗？

大约60年以前，人们就已经在精子中发现有RNA的存在，但囿于技术条件的限制，当时很多人以为是体细胞污染所致。随着细胞纯化技术的进步，后来人们在精子中发现了越来越多的RNA。2004年，美国科学家Ostermeier利用基因芯片技术在精子中发现存在着约3000种以上的mRNA群体。2004年开始，我的一个博士研究生就利用基因系列表达技术（SAGE）对人精子的转录组学进行了表征，我们再次证实了精子中存在着约3000多种mRNA。

精子中的mRNA是残留的，还是有意识保留下来的，这是一个非常有意思的问题。为了回答这些问题，我们又做了大量的工作。从我们构建的SAGE文库中，我们发现由Y染色体编码的、存在于射出精子中的仅Dby的转录本。DBY具有RNA解旋酶的功能。我的博士研究生姚晨江将Dby的反义RNA注射到雄原核后，发现胚胎的发育率从93.8%(61/65)降到了35.9%(23/64)，而雄性胚胎的数量则由54.1%(33/61)剧减到17.4%(4/23)。说明精子中的mRNA确实可以干扰胚胎的发育。但是遗憾的是，Dby和X染色体编码的Dbx同源性很高，我们没有找到很合适的抗体证实其是否可以在受精卵中被翻译。

二代测序技术问世以后，我就琢磨，是否可以利用二代测序的方法对精子中的转录本进行深度测序呢？我从仁济医院上海人类精子库李铮教授那里要来了一些男性不育的精子和正常人的精子，送到了一个公司，让他们帮我们测序。结果这个公司给我的数据我一看就不对。因为和我们SAGE的数据根本对不起来。找这个公司的老总投诉，他们说免费再给我们重新测一次。但标本没有了，我以后也不敢与他们打交道了。我想还是与正儿八经的研究单位合作比较好。

有次开会，遇到了南方基因中心的王升跃教授，两人挺谈得来，我就找他帮我测序。正好有个博士研究生，工作不好好干，我原来想，让她做这个题目吧。结果买了将近300只雄鼠，一半打尼古丁，一半打生理盐水，五周以后取精子去测序。测序结果显示，群体样本的小鼠精子中含有约33,000种RNA，其中包括27,310种mRNA和一些非编码RNA。这个结果让我大吃一惊。这么多种类的RNA显然不是每一条精子中都有这么多种类的RNA。得有一个办法划一条线。带着这个问题，我去咨询了邵志峰教授。他说，只有在每一条精子中都存在的mRNA才可能有功能。测定每一个精子中RNA的种类的办法最好的办法是单精子测序。我想，我现在虽然没有能力进行单精子测序，但是我可以算出来呀。我就让我的这个博士研究生算，但是这个学生根本不想干。测序结果出来2年多了，她马马虎虎地给了我一个结果，里面有很多错误。混到满6年，她只能结业回家了。2013年，Ostermeir的学生在核酸研究上发表了用二代测序技术测定的人的精子中存在有37,973种不同的RNA转录本的结果。

怎么办呢？正好，2012年我招了一个硕士研究生曾飘，她同时在攻读美国的一个计算机方面的硕士，我就让她对这些数据进行生物信息学分析。很快，她就和我的另一个博士研究生方鹏通过加权法，建立了数学模型，估算出RPKM值大于6的转录本才有可能在每个精子中都存在，RPKM值大于6的转录本包括了4,885种mRNA，涉及促性腺激素释放激素受体通路、WNT信号通路、趋化因子和细胞因子介导的炎症等各种信号通路等，此外还有1000多种各种非编码的RNA。而其余的大约有27,000种转录本则是随机残留在精子中当中的。

2013年10月底，李铮教授召开一个男科方面的国际会议，我去做了一个报告。下来以后，上海市计划生育研究所的施惠娟教授就问我说，为啥不在受精卵中检查一下这些mRNA是否存在呢？其实，Ostermeir早在2004年就已经证实了精子中的mRNA随着受精过程进入了卵子。我们在2010年也证实了精子中的mRNA在受精卵中是有功能的。现在我们有了更为详尽的精子中转录本的数据，为啥我们就不能再往前走一步呢？

我就让曾飘算在精子中保留的高拷贝的mRNA，哪些基因与发育相关？她告诉我RPKM值大于60的有42种，我就让方鹏设计引物，看看这些mRNA哪些在精子中存在，在卵子中不表达。在施惠娟教授的硕士研究生刘淼的帮助下，我们幸运地找到了11种mRNA仅在精子中存在，在卵子中不存在。我们又对这11种mRNA在受精卵中进行了检测，结果发现仅有Wnt4和Foxg1随着受精过程进入了受精卵中，精子传递的Wnt4在受精卵中迅速被翻译成了蛋白后被降解了，而Foxg1则没有被翻译，也没有被降解。

这一发现突破了受精卵早期发育仅需卵子，即母系基因效应来指导的传统观念，首次证实了精子在受精过程中提供的不仅仅只是父系基因组DNA，一些精子中特有的mRNA也进入了受精卵中，并且被翻译成了蛋白质。虽然WNT4蛋白质在受精卵早期发育中的功能尚在研究，但其在早期受精卵发育过程中发挥作用的事实却不容质疑了。

我们迅速把这个结果写成了论文，并寄往了Nature的一个子刊。但被拒了。我又把这篇文章寄给Biology of Reproduction。很快就得到了正面的回复。3月18日早晨，方鹏去领结婚证了，我打开计算机，编辑部告诉我，我们的文章被录用了。我很快在飞信上编了一条短信给方鹏：今天阳光明媚，你的第一篇作品被接受了，接受大家对你的祝福吧！今天真是一个好日子。下午方鹏才给我回信说，才看到我转给他的E-mail。开始还以为我仅仅是祝福他呢。

有关Wnt4是如何在受精卵中发挥作用，这我们还有很多工作要做。因为Wnt家族的蛋白都是分泌型蛋白，它们的受体是在膜上，所以需要分泌到细胞外才能发挥作用，受精卵中的WNT4怎么发挥作用我们还不知道。但是，其功能研究，我们又有新的研究生在努力了！