精子的大小千差萬(wan) 別

　　新浪科技訊 北京時間6月29日消息，所有的精子都有著同樣的基本功能：使卵子受精。在一項新研究中，研究人員發現了精子的大小很重要，而且很大程度上是由雌性決(jue) 定的。在一些物種中，雌性的體(ti) 型微小，但它們(men) 得到的精子反而很大。

　　精子細胞的大小千差萬(wan) 別。例如，有一種寄生蜂——集盤絨繭蜂（學名：Cotesia congregata）——產(chan) 生的精子隻有不到1厘米的千分之一，而果蠅產(chan) 生的精子具有長達6厘米的尾巴，緊緊地蜷曲在它們(men) 的體(ti) 內(nei) 。在這項新研究中，科學家對不同物種的精子大小進行了測量，並分析了導致這種差異的原因。

　　瑞典斯德哥爾摩大學的進化生物學博士後研究者愛莉爾·卡爾說：“有許多研究都提供了證據，表明自然選擇推動著不同物種產(chan) 生了或大或小的精子，但我們(men) 想更進一步，尋找某種跨越物種的趨勢。”

　　愛莉爾·卡爾和她的同事們(men) 研究了3200個(ge) 物種的數據，發現決(jue) 定物種精子大小的一個(ge) 原則是，生殖道較小的雌性會(hui) 驅使雄性產(chan) 生更大的精子，而在進化的時間尺度上，傳(chuan) 播精子的需要又會(hui) 使精子變得更小。

　　具體(ti) 而言，在大多數情況下，動物所使用的有性生殖方式有兩(liang) 種。一種是體(ti) 內(nei) 受精的，攜帶養(yang) 料的卵子位於(yu) 它們(men) 的體(ti) 內(nei) ，這類動物包括哺乳動物、昆蟲和鳥類。相比之下，體(ti) 外受精的動物會(hui) 將它們(men) 的卵釋放到環境中，與(yu) 環境中的精子接觸，聽天由命。這些物種通常生活在水中，如魚類和海膽等。在這兩(liang) 種模式下，數量龐大的精子都在為(wei) 使卵子受精而激烈競爭(zheng) ，但兩(liang) 種模式也都有各自的挑戰，對精子的大小施加了難以置信的進化壓力。

　　愛莉爾·卡爾說：“我們(men) 發現體(ti) 外受精的動物往往會(hui) 產(chan) 生非常小的精子，因為(wei) 它們(men) 必須產(chan) 生大量精子，才能使卵子受精。”通常情況下，體(ti) 外受精的動物會(hui) 將一團精子射入水中，而隨著精子的擴散，它們(men) 會(hui) 被逐漸稀釋。因此，最好的策略是產(chan) 生盡可能多的精子，以最大限度地增加至少有一個(ge) 精子到達卵子的機會(hui) 。由於(yu) 動物用來製造精子的能量是有限的，因此不能承受產(chan) 生（明顯超過必要程度的）更大精子所付出的代價(jia) 。

　　體(ti) 內(nei) 受精的情況就完全不同了。“我們(men) 認為(wei) ，對於(yu) 體(ti) 內(nei) 受精而言，雌性的生殖道會(hui) 影響精子之間的競爭(zheng) ，”該研究的合著者、斯德哥爾摩大學的生物學助理教授約翰·菲茨帕特裏克說。在體(ti) 內(nei) 受精過程中，精子是在一個(ge) 狹小的空間內(nei) 發揮作用，它們(men) 與(yu) 卵子的結合更像是一場“山中之王”的遊戲，而不是在“尋寶”。在這種情況下，更大的精子可能更有優(you) 勢，可以擠掉其他精子，無論它們(men) 是來自同一個(ge) 父親(qin) 還是不同的潛在父親(qin) 。

　　“這些物種中，有些能產(chan) 生巨大的精子，但如果產(chan) 生的精子很大，其數量就不會(hui) 太多，”愛莉爾·卡爾說，“這些雄性會(hui) 將它們(men) 的精子卷成一團，然後送出去。”

　　除了體(ti) 內(nei) 受精和體(ti) 外受精，研究人員還分析了另一種更為(wei) 罕見的生殖方式——遠程受精（spermcasting）。這種受精方式就像是體(ti) 內(nei) 受精和體(ti) 外受精的結合。例如，一隻河蚌可能會(hui) 將精子噴射到溪流中，而這些精子會(hui) 順著水流前行，直到被一隻固著的、正在濾食的雌性吸入體(ti) 內(nei) 。

　　菲茨帕特裏克說：“遠程受精會(hui) 出現稀釋效應，因為(wei) 精子被噴射到水中，但當精子進入雌性體(ti) 內(nei) 時，它們(men) 會(hui) 受到與(yu) 體(ti) 內(nei) 受精物種相同類型的壓力，並在這種壓力下迅速進化。”然而，遠程受精的物種具有更小的精子，與(yu) 體(ti) 外受精物種的精子大小相似，可能是因為(wei) 將精子射入水中會(hui) 刺激產(chan) 生更多的精子，從(cong) 而迫使其變小。不過，一旦這些精子被雌性吸收，最終獲勝的往往是最大的精子。

　　盡管人類屬於(yu) 體(ti) 內(nei) 受精的動物，但人類並不會(hui) 產(chan) 生巨大的精子。相反，人類精子的長度隻有約0.005厘米，落在體(ti) 外受精物種的精子大小範圍內(nei) 。之所以如此，是因為(wei) 體(ti) 型較大的動物具有生殖道，使精子傳(chuan) 播的方式就如同體(ti) 外受精一般。

　　生殖道越小，精子就越大。而對於(yu) 果蠅來說，它們(men) 的生殖道就顯得十分局促。“果蠅的精子長度是它們(men) 體(ti) 長的20倍，”愛莉爾·卡爾說道。他們(men) 的研究結果已經於(yu) 6月21日發表在《自然-生態學與(yu) 進化》（Nature Ecology & Evolution）雜誌上。

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