精子科学简史：难以置信的生物结构

　　来源：利维坦公众号

　　利维坦按：在古代，别说老百姓，就连医学家、哲学家对于男性生殖、生男生女等问题的研究都处在猜测阶段，比如，古医师盖伦就认为，如果是从男性左侧睾丸排出的精子，所产生的受精卵就是女孩，右侧排出则是男孩……以至于到了18世纪，个别法国贵族还不惜割掉自己左侧的睾丸为确保自己能给出生男孩的精子，以继承家业……

　　的确，直到今天，我们对于这种小蝌蚪的活动以及构成了解也并不全面。精子到底是什么——这或许是未来研发男性避孕药的关键所在。

　　文/Laura Poppick

　　译/大药

　　校对/安德烈

　　原文/www.smithsonianmag.com/science-nature/scientists-finally-unravel-mysteries-sperm-180963578/

　　本文基于创作共用协议（BY-NC），由大药在利维坦发布

进化生物学家斯科特·皮特尼克

　　进化生物学家斯科特·皮特尼克（Scott Pitnick）的纹身算不上不含蓄。一个巨大的黑白精子在他的右前臂上蜿蜒着盘旋，在他的皮肤上钻进钻出，拳头大小的顶体落在他的肱二头肌上。这位雪城大学（Syracuse University）的生物学家对自己身上非同寻常的身体艺术毫不避讳，这个纹身还在《卫报》名为“引人注目的科学家纹身”的照片集上露了面。

斯科特·皮特尼克手臂上的精子纹身

　　对皮特尼克而言，这幅精细的纹身作品也反映了他对精子“难以置信的生物结构”的痴迷。他说，考虑到在人类身体中，精子是唯一带着要被排出体外的目的产生的细胞。为了完成从睾丸到女性生殖系统的旅途，它们需要巨大形体变化才能完成任务。

　　“没有其他的细胞能这么做，”皮特尼克说，他研究精子的时间已经超过了20年。“它们有这种自主权。”

　　在他的实验室里，通过生物工程技术，皮特尼克使果蝇精子的顶体发出游魂一般的红光和绿光，通过观察肢解后的雌果蝇的生殖腔中的光亮，他可以观测到精子在其中的运动。他期待着自己的工作能够揭示精子在雌性身体中的行为，到目前为止，这方面研究仍处在起步阶段。终有一天，研究成果的革新可以揭示为什么在动物世界中精子存在着多种多样的形态。不仅如此，研究者们最终也可以借此找到人类不育的解决方案，也能发明更有效的男用避孕药。

　　“我们对精子的功能和行为几乎一无所知，”皮特尼克说。这些未解之谜的答案和可能就隐藏在这个谜题的另外一半：雌性的身体中。

　　这可能对那些17世纪的勇敢科学家们来说是个打击。在17到18世纪的全盛时期，这些科学家们利用了当时最先进的显微镜，第一次展开了对精子的研究。早期的精子科学家意识到他们面临的，是些最基本的问题，例如：精子是活的动物么？它们是种寄生虫么？或者，是否每个精子里都有个未成型的微型成年人蜷缩在里面呢？（我们一会儿会讲到这个问题。）

列文虎克在早期的显微镜中观察到的兔精子（1-4）与狗精子（5-8）。图源：维基

　　安东·范·列文虎克（Anton van Leeuwenhoek）很有可能是第一位详细研究精子的科学家。这个荷兰人发明了早期的复合显微镜。开始于17世纪70年代中期，范·列文虎克仅用他的新工具检查了一些与性无关的东西，例如蜜蜂的刺，人虱和湖水。

　　同事们敦促他将显微镜用于检查精子。但是他担心，关于精子和性交的书面报告会被认为伤风败俗，所以他退怯了。直到1677年，他才最终同意。在检查自己的精液时，他立刻被其中扭在一起的微型“微生物”震惊了。

　　他犹豫着，不知道该不该把自己的发现告诉同事，范·列文虎克为伦敦皇家学会写了一封踌躇不决的信，信中描述了他在1677年的发现。“如果大人您觉得，这些观察结果会让受教育的人感觉恶心或者引发丑闻，我以最恳切的心情恳请大人您不要声张，要发布、要销毁都悉听尊便。”

　　他的“大人”（皇家学会的会长）最终选择吧范·列文虎克的研究结果发表在了1678年的《自然学会科学报（Philosophical Transactions）》上，以此打开了精子生物学的全新领域。

　　“我们很难断言，这些不断扭动的微型逗号对当时的科学家来说有多么神秘。在这些“微生物”被发现之前，人类如何生殖繁衍的理论层出不穷，”鲍勃·蒙哥马利（Bob Montgomerie）说。他是位生物学家，在加拿大皇后大学（Queen‘s University）研究动物生殖。例如，有些人认为，男性射精时产生的蒸汽以某种方式刺激了女性，使她们怀孕，另一些则认为，其实是男人在体内产生了婴儿，再将他们转移到女性子宫中发育。

　　“你能想象那种困难么？他们连发生了什么事请都不知道，”蒙哥马利说。这也意味着：在没能观测到精子和卵子的前提下，这些科学家们真正地在凭空想象他们的理论。

　　17世纪，不少研究人员都认为，每一个精细胞中都包含着一个微小，但已预先成型的人类。这幅尼古拉斯·哈尔索伊科尔（Nicolaas Hartsoeker）在1695年绘制的素描中就画出了这种想象。图源：维基

　　甚至在1677年范·列文虎