Hayatın sürekliliğini devam ettirebilmek için canlılar, eşeyli ya da eşeysiz çoğalma sistemleriyle donatılmıştır. Eşeyli üreme, iki farklı cinsiyetin (erkek ve dişi) varlığını gerektirir. Bu canlıların üreme organlarında, özel özelliklere sahip germ hücreleri (sperm ve yumurta) üretilir. Üretilen gametlerin şekli, büyüklüğü ve döllenme şekilleri değişiklik gösterir. Sürüngenler, kuşlar ve tavuklarda genellikle oval biçimli, kabuğu sert yumurtalar üretilir. Kurbağa ve balık gibi su canlılarında, jelimsi bir kitle içerisinde küçük ve kabuksuz yumurta suya bırakılır. Memelilerin çoğunda ise yumurta ve spermin buluşması (döllenme) vücut içerisinde gerçekleşir ve yavru gelişimini anne karnında tamamlar.

Birbirine zıt özellikler taşıyan yumurta ve sperme farklı görevler yüklenmiştir. Araştırmacıların son yıllarda üzerinde durduğu konu, yumurtaya ulaşmak için yarışan milyonlarca spermden sadece birinin hangi mekanizmaları kullanarak içeriye girip yumurtayı döllediğidir. Döllenme tek başına olan bir olay değildir. Sperm ve yumurtanın sistem mantığı içerisinde beraber etkileşimine bağlı olarak gerçekleşir. Döllenme sırasında sperm ve yumurta üzerindeki moleküllerin bu seçici buluşmada nasıl bir orkestra şefi görevi gördüğü, anahtar ve kilit gibi çalışan moleküllerin birbirlerine karşı nasıl seçici bir şekilde davrandığı yoğun bir şekilde araştırılmaktadır.

Memeli sperm hücreleri, uzun kuyruklu ve şişman ok biçimindedir. Yumurta hücreleri ise tekdüze değildir; farklı şekil ve büyüklüklerde olabilirler. Memelilerde milyonlarca sperm, yumurtaya ilk varan sperm olmak için dişinin üreme kanalında birbirleriyle yarışır. İnsan yumurtası jelimsi bir kılıfın içerisinde saklanır. Bunun altında yumurtayı dıştan sıkı bir şekilde kuşatan zona pellucida adlı sağlam ve koruyucu bir dış zar yer alır. Bu koruyucu zarın üstünde ise anahtar ve kilit mantığıyla fonksiyon gören glikoproteinler bulunur. Yarışa katılan milyonlarca spermden sadece birkaçı bu zara ulaşabilir. Yumurtayla buluşamama durumu, sperm miktarının azlığı kadar spermin bu zarı geçememesinin de payı vardır.

Bu zar üzerindeki proteinlere ve lipidlere tutunan tetrasakkarid karbohidratların özel bir çeşidi olan Sialyl-LewisX bulunur. Bu karbohidrata, yumurtayı yapışkan bir hale getirme ve spermin yumurta üzerindeki reseptörlere kolayca tutunmasına yardımcı olma görevi verilmiştir. Bu şeker molekülünün, döllenme sırasında kritik rol oynadığı 2011 yılında ispatlanmıştır. Sperm ile yumurtanın buluşması sırasında, sperm aşırı hareketlenir ve dış yüzeyinde bulunan proteinler yeniden düzenlenir, böylece yumurtanın dış zarında bulunan proteinlerce tanınır. Adeta bir giriş kapısı gibi çalışan ZP3 glikoproteini, memeli sperminin yumurtanın içerisine girmesinde yardımcı rol oynar. Bu proteine bağlanamayan bir spermin zardan içeri geçebilme şansı yoktur.

Bu proteine bağlandığında spermin içinde oluşan kimyasal farklılık, akrosomal enzim içeriğinin salınmasını tetikler. Enzimlerin serbest kalmasıyla beraber zona pellucida zarı parçalanır ve spermin içeri girmesi sağlanır. 424 aminoasitten yapılan ZP3 molekülünün belirgin iki ana bölümü vardır: ZP3-N ve ZP3-C. ZP3 proteininin ZP3-N bölümü, balık, kurbağa, kuş ve memelilere kadar tüm hayvanların yumurtalarının dış zarında hiçbir değişiklik geçirmeden korunmuştur. Bu olay, bu proteinin kritik bir fonksiyon gördüğünü düşündürmektedir. Spermin ZP3'e bağlandığı bölüme tutunabilen küçük moleküller yer alabilirse, yeni doğum kontrol hapları oluşturulabilir.

Yumurtanın döllenmesi için gerekli olan ikinci reseptör, ZP2 adlı glikoproteindir. ZP2'nin belirli bir bölümü, spermi tanımak ve döllenmeyi mümkün kılmakla görevlidir. Fare yumurtaları üzerinde yapılan deneylerde, döllenmenin hemen ardından yumurta hücresinin ovastacin adlı bir enzim salgıladığı, bu enzimin yumurtanın dış zarı üzerinde kilit şeklinde çalışan bağlanma proteinini (ZP2) parçaladığı, böylece yumurtanın yeni bir sperm kabul etme fonksiyonunu kaybettiği gösterilmiştir. Bu enzim bulunmasaydı, spermler bölünme neticesinde de yumurtaya tutunmaya devam edeceğinden, yumurta birden çok sperm tarafından döllenecek ve sonuçta embriyo ölecekti.