精子如何像軍隊一樣戰鬥丨混亂博物館_風聞

　　上世紀六十年代曾經有一句著名的反戰口號：Make love，Not war ，可每次參與人類受精過程的2.5億枚精子中，僅有1%能順利到達這場馬拉松長跑的重要檢查點——子宮頸，其場面儼然不亞於一場戰爭。在這種古老運動的背後，精子向卵子進發的過程卻常被人描述成只有一個贏家的生死競速賽，難道生命從最開始就已經在向我們詮釋達爾文主義？

　　本期原文作者是我們的老朋友——牛津在讀博士王大可。你將瞭解到，許多生物精子的形態和行為。實際上它們之間並非只有你死我活的競爭關係，而是會像一支訓練有素的軍隊一般集體行動，甚至還存在甘當綠葉的輔助精子——它只為幫助正常精子完成受精的終極使命。這就是生命誕生前的無私頌歌。  

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　　－文字稿－

　　説到精子，大家腦子裏浮現的可能是一隻隨處亂竄的蝌蚪。

　　這隻蝌蚪可分為頂體、頭部、中部和尾部四個部分，最前端的頂體負責釋放頂體酶，用來融化進入卵子的通道，頭部裝載着最重要的遺傳物質，中部則存放供能的線粒體，細長的尾部提供前進動力，在這些部分的共同作用下，精子才得以和卵細胞結合，發育成生命個體。

　　但事實上，精子不只有一種形態，甚至在同一個個體內，精子都能長得不一樣，這就是精子的多態性（Sperm polymorphism）。

　　很多無脊椎動物可以同時生產正常精子（Eupyrene）和輔助精子（Parasperm），正常精子裏面有一套染色體，擁有正常的功能，輔助精子內沒有或缺失部分染色體，沒有受精能力。精子的唯一使命就是讓自己的染色體在另一個個體中延續，輔助精子連染色體都沒有，它圖什麼呢？

　　學者提出了很多假説試圖解釋這種現象。早在1916年，遺傳學家理查德·哥德施密特（Richard Goldschmidt）就在《科學》上發表文章，提出了 不利假説（Non-adaptive），猜測異常的精子只是精子生產線上的殘次品。

　　但輔助精子如此普遍地在生物中存在，其中必有蹊蹺。於是出現了支持輔助精子有用論的種種假説。

　　一種假説認為，有些動物射精前的精子沒有受精能力，射精後在輔助精子的幫助下才能逐步成熟。學者小山內実（Osanai . M）自1987年起，發表了一系列文章，他發現了一種蛾子，其雄性個體射精前的正常精子和輔助精子都是不能動的，隨後輔助精子搶先獲得移動能力，並在前往雌性卵子的道路上，一步步幫助正常精子啓動，也就是賦能。

　　另外一種假説認為，輔助精子在運輸精子過程中起作用，比如有些正常精子藉助輔助精子搭順風車，就比如像體外受精的海膽（Echinoid），它的輔助精子有兩條尾巴，互相勾連把正常精子包裹在裏面，形成一張保護網，防止被海水稀釋。

　　還有假説認為，輔助精子充當了移動「電源」，在正常精子精疲力竭的時候，消耗自己，給它提供能量。以及，當有其他雄性的精子企圖破壞正常精子時，輔助精子會去代替它，避免其受傷。最後還有一種競爭假説，輔助精子可能會堵在雌性生殖道內，阻止其他競爭者的精子進入。

　　總而言之，輔助精子一生下來，它的命運就被決定了，它沒有爭奪王冠的權力，它只是精子的無私同盟。

　　就算沒有輔助精子，正常精子們也未必就是一盤散沙，它們可以組成各種陣型。比如把頭部摞在一起，這叫做精子堆積（Rouleaux），也有的首尾相連，這叫做精子火車（Sperm train），或者尾巴纏在一起，這叫做精子束（Sperm bundles）。

　　科學家們試圖解釋精子們聯合起來到底有什麼進化優勢。

　　第一種假説認為，精子運動速度和尾部擺動產生的波長成正比，因為波長取決於尾巴的長度，所以聚集的精子體型更長，跑得就更快，在精子競爭中就更有優勢。

　　第二種則認為，團結起來，活得更久。對精子來説，雌性體內的生存環境非常惡劣，受精過程中精子會受到雌性免疫系統的攻擊，每多待一秒，就會多一倍的傷害。精子們包裹在一起，那麼只有最外層的精子會暴露在危險環境之中，內部的精子可以最大程度地保存實力，到達接近卵子的地方再遊離出來。

　　第三種假説則是，精子聚集起來更容易穿透卵子，因為多個精子的頂體聚集在一起同時釋放頂體酶，加快融化通道的速度。

　　在極端惡劣的環境下，連精子也學會了團結、合作與犧牲，從而達到了更快、更持久、穿透力更強的目標，最終生命得以延續，生生不息。這就是精子的讚歌。