其他发现也与流行的观点背道而驰。例如,大多数哺乳动物的精子实际上并没有游到雌性的生殖道中,部分或大部分精子被被动吸入及飘入了子宫和输卵管。令人惊讶的是,小型哺乳动物的精子平均长度比大型哺乳动物的长――老鼠的精子就比鲸鱼的长。即使精子大小相等,族群体型越大,游向卵子的过程就越困难。的确,老鼠的精子可能可以直接游向卵子,但更小的蓝鲸精子不可能在没有帮助的情况下,游向百倍于自身长度以外的雌性生殖道。相反,令人信服的证据表明,人类精子是被动传输到距离甚远的子宫及输卵管内的。颇具奥运精神的精子其实处于被动状态!
事实上,在人类的2.5亿精子中,只有几百个最终会到达输卵管中位置较高的受精点。精子进入卵子的过程,更像是在参加颇具挑战的军事障碍课程而非标准的游泳比赛。越向雌性生殖道上移,精子的数量就越少,因此在受精时,卵子周围的精子数量将少于原来的百万分之一。任何异常的精子都会在此过程中逐渐消失,但卵子周围的幸存者不过是完好精子的随机样本。
许多精子甚至无法进入子宫颈部(子宫颈)。***内的酸性条件有害,精子无法存活很长时间。许多自***而出的精子通过子宫颈时,也会落入粘液中。畸形的精子都会被困住。此外,成千上万的精子会进入被称为“隐窝”(crypts)的侧通道中,并在那里呆上好几天。通过子宫腔的精子较少,进入输卵管的精子进一步减少。一旦进入输卵管,精子就会暂时与内表面融合,只有某些精子才会被释放出来,并接近卵子。
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人们一直认为受精精子是“奥运冠军”,但这掩盖了可能出现的多精情况。如果卵子周围的精子过多,那么多精子受精所诱发的危险就会导致灾难性的后果。多精症(Polyspermy)偶尔会发生在人类身上,尤其当父亲的精子数量非常高时,更是如此。最常见的结果是两个精子使一个卵子受精,由此产生的胚胎细胞会包含69条染色体,而非常见的46条。这通常是致命的,一般会导致流产。虽然有些人成功出生了,但不久后就会死亡。因为多精通常会导致致命的后果,进化显然在女性的生殖道中设置了一系列障碍,这些障碍严格限制了卵子周围的精子数量。
多精对难孕难育或不孕不育的辅助生殖具有实际意义。例如,将精液引入***进行人工授精的原始标准程序已变为将精液直接注射到子宫(宫内授精,简称IUI)。直接将精液导入子宫,绕过了子宫颈内的精子数量经常减少的问题,而子宫颈的粘液清除了异常的精子。对临床数据的分析表明,在子宫内沉积的2000万精子(少于平均射精量的十分之一)就足以保证常规的怀孕率。
试管受精(IVF)时,玻璃容器中的卵子会直接接触精子,精子数量就变得更加重要了。试管受精绕过了***和卵子之间的所有天然过滤器。试管受精技术刚刚起步时,人们普遍会使用大量精子,这表明人们试图使怀孕率升至最高,这是可理解的,但这种做法忽视了自然过程。当精子数量高达5至50万时,受精率会随数量增加而逐渐降低。当一个卵子周围只有25000个精子时,受精率是最高的。宫内授精和试管受精都可能提升多精和流产的风险。
2.5亿颗精子就好似2.5亿张彩票,而成功受精就好比抽中了大奖:对于健康的精子而言,“中奖”全靠运气。
在滥交的灵长类动物(如黑猩猩)中,雄性的精子量在增加,但相对的,雌性的输卵管长度也在增加。图源:New Scientist
多精入卵这一可能性为精子数量的演化研究提供了新线索。与精子互相竞争相关的讨论通常只关注如何使精子数量最大化,但正如生物学中常见的现象一样,这涉及到某种取舍。如果雄性彼此直接竞争,自然选择可能会使精子的数量有所增加,但也会限制雌性生殖道内卵子周围精子数量。在滥交的灵长类动物(如黑猩猩)中,雄性的精子量在增加,但相对的,雌性的输卵管长度也在增加。这或许限制了接近卵子的精子数量。研究还表明,女性在受精过程中,并不像人们通常认为得那样被动。
“最好的精子才能赢”这一根深蒂固的观点引发了各种各样认为有某种选择存在的猜测,但人们很难想出选择是如何发生的。精子头部的DNA结合紧密、几乎呈晶体状,但如何从外部检测出它的特性呢?在老鼠身上进行的实验表明,精子中是否有决定性别的Y染色体或X染色体是无法被选择的。2.5亿颗精子就好似2.5亿张彩票,而成功受精就好比抽中了大奖:对于健康的精子而言,“中奖”全靠运气。
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精子还有一些其他的奇怪特征有待解释。例如,人们早就知道,人类精液中含有大量结构异常的精子,它们有明显的缺陷(如有两条尾巴或两个小脑袋)。“神风精子假说”认为,这些无用的精子实际上在竞争中起着不同的作用,如阻止乃至杀死其他男性的精子。然而,这种说法已经被推翻了。
人们通常认为,精子一旦被射出,就会疯狂冲向卵子,但真实的受精情况却完全不同。其实许多精子在接近卵子前,会先停留好几天。人们一直认为精子只能在女性的生殖系统内存活两天。然而,自20世纪70年代中期开始,越来越多的证据表明,精子至少能完好存活5天。如今人们坚信精子或许至少可以存活10天。
当然,还有很多其他方面的误解。以子宫颈分泌黏液为研究对象的文献已然很多。所谓的“自然”避孕法把宫颈黏液的粘稠度当作了关键指标。接近排卵期时,黏液会变稀,其质地也会更水润。然而,很少有人研究黏液与子宫颈储存精子量的相关性。子宫颈内部有很多隐窝,黏液就来源于此,精子也会暂时储存于隐窝之中。目前,只有以色列的妇科医生瓦克拉夫・恩斯勒(Vaclav Insler)及其在特拉维夫大学的同事在1980年的某篇报告中,研究过这一过程。
有25名女性志愿者参与了该研究。她们在切除子宫的前一天,接受了人工授精。之后,恩斯勒和团队成员用显微镜观察了子宫颈的连续切片,发现了储藏于隐窝的精子。授精后两小时内,精子就占据了整个子宫颈。隐窝大小不一,精子主要储存在较大的隐窝中。恩斯勒和同事算出了隐窝中的精子总数,及各隐窝中精子的密度。在某些女性体内,其隐窝储存的精子甚至可高达20万个。
报告还显示,在人工授精后的第九天,他们在黏液中找到了活的精子。恩斯勒和同事结合已有观测结果后认为,子宫颈在授精后,会变成精子库。它会逐渐放出可存活的精子,使其进入输卵管。这一重大发现在学术界被引用过无数次,但却没得到足够的重视,后续研究也无人进行。
精子异变的速度是卵子的4倍,所以老年男性的精子充满了风险。
2010年,罗伯特・爱德华兹爵士(Sir Robert Edwards)因推动了试管受精发展而获得了诺贝尔奖。在《人类女性的概念(1980年)》(Conception in the Human Female)中,他在某句话中提及了隐窝。自那以后,许多作者也同样用简短的语言描述了储存于隐窝中的精子。尽管被储存的精子会逐渐释放,但对人类繁殖仍具有重要意义。至关重要的是,受精后精子仅可存活两天的老观念使人们形成了月经周期会限制生育的普遍观念。精子至少可以存活10天将从根本上侵蚀了所谓的自然避孕法基础。精子储存也直接与不育治疗建立了联系。
另一种危险的误解是,男人的生育能力能一直保持到老年,这与更年期女性突然无法生育一事形成了鲜明的对比。大量证据表明,男性的精子数量及质量会随年龄增长而下降。此外,精子异变的速度大约是卵子的4倍,因此,老年男性的精液其实充满了风险。
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