精子如何像军队一样战斗丨混乱博物馆
原创 混乱博物馆chaosmuseum
上世纪六十年代曾经有一句著名的反战口号：Make love，Not war ，可每次参与人类受精过程的2.5亿枚精子中，仅有1%能顺利到达这场马拉松长跑的重要检查点——子宫颈，其场面俨然不亚于一场战争。在这种古老运动的背后，精子向卵子进发的过程却常被人描述成只有一个赢家的生死竞速赛，难道生命从最开始就已经在向我们诠释达尔文主义？
本期原文作者是我们的老朋友——牛津在读博士王大可。你将了解到，许多生物精子的形态和行为。实际上它们之间并非只有你死我活的竞争关系，而是会像一支训练有素的军队一般集体行动，甚至还存在甘当绿叶的辅助精子——它只为帮助正常精子完成受精的终极使命。这就是生命诞生前的无私颂歌。
说到精子，大家脑子里浮现的可能是一只随处乱窜的蝌蚪。
这只蝌蚪可分为顶体、头部、中部和尾部四个部分，最前端的顶体负责释放顶体酶，用来融化进入卵子的通道，头部装载着最重要的遗传物质，中部则存放供能的线粒体，细长的尾部提供前进动力，在这些部分的共同作用下，精子才得以和卵细胞结合，发育成生命个体。
但事实上，精子不只有一种形态，甚至在同一个个体内，精子都能长得不一样，这就是精子的多态性（Sperm polymorphism）。
很多无脊椎动物可以同时生产正常精子（Eupyrene）和辅助精子（Parasperm），正常精子里面有一套染色体，拥有正常的功能，辅助精子内没有或缺失部分染色体，没有受精能力。精子的唯一使命就是让自己的染色体在另一个个体中延续，辅助精子连染色体都没有，它图什么呢？
学者提出了很多假说试图解释这种现象。早在1916年，遗传学家理查德·哥德施密特（Richard Goldschmidt）就在《科学》上发表文章，提出了 不利假说（Non-adaptive），猜测异常的精子只是精子生产线上的残次品。
但辅助精子如此普遍地在生物中存在，其中必有蹊跷。于是出现了支持辅助精子有用论的种种假说。
一种假说认为，有些动物射精前的精子没有受精能力，射精后在辅助精子的帮助下才能逐步成熟。学者小山内実（Osanai . M）自1987年起，发表了一系列文章，他发现了一种蛾子，其雄性个体射精前的正常精子和辅助精子都是不能动的，随后辅助精子抢先获得移动能力，并在前往雌性卵子的道路上，一步步帮助正常精子启动，也就是赋能。
另外一种假说认为，辅助精子在运输精子过程中起作用，比如有些正常精子借助辅助精子搭顺风车，就比如像体外受精的海胆（Echinoid），它的辅助精子有两条尾巴，互相勾连把正常精子包裹在里面，形成一张保护网，防止被海水稀释。
还有假说认为，辅助精子充当了移动「电源」，在正常精子精疲力竭的时候，消耗自己，给它提供能量。以及，当有其他雄性的精子企图破坏正常精子时，辅助精子会去代替它，避免其受伤。最后还有一种竞争假说，辅助精子可能会堵在雌性生殖道内，阻止其他竞争者的精子进入。
总而言之，辅助精子一生下来，它的命运就被决定了，它没有争夺王冠的权力，它只是精子的无私同盟。
就算没有辅助精子，正常精子们也未必就是一盘散沙，它们可以组成各种阵型。比如把头部摞在一起，这叫做精子堆积（Rouleaux），也有的首尾相连，这叫做精子火车（Sperm train），或者尾巴缠在一起，这叫做精子束（Sperm bundles）。
科学家们试图解释精子们联合起来到底有什么进化优势。
第一种假说认为，精子运动速度和尾部摆动产生的波长成正比，因为波长取决于尾巴的长度，所以聚集的精子体型更长，跑得就更快，在精子竞争中就更有优势。
第二种则认为，团结起来，活得更久。对精子来说，雌性体内的生存环境非常恶劣，受精过程中精子会受到雌性免疫系统的攻击，每多待一秒，就会多一倍的伤害。精子们包裹在一起，那么只有最外层的精子会暴露在危险环境之中，内部的精子可以最大程度地保存实力，到达接近卵子的地方再游离出来。
第三种假说则是，精子聚集起来更容易穿透卵子，因为多个精子的顶体聚集在一起同时释放顶体酶，加快融化通道的速度。
在极端恶劣的环境下，连精子也学会了团结、合作与牺牲，从而达到了更快、更持久、穿透力更强的目标，最终生命得以延续，生生不息。这就是精子的赞歌。
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致幸运的你诞生在人世
