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McKenzieHealth带你了解精子的简要科学史。
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  自19世纪以来,精子被发现并被正式确定,直到今天,我们还没有完全了解这种小蝌蚪的活动和结构。目前,由于环境污染导致男性精子质量下降,了解精子到底是什么很重要--这可能是男性生育力发展的未来 这可能是未来男性生育力研究和发展的关键。

  

  而读这篇文章的人都曾经赢得过一场战斗。在那一天,精子为了一个卵子而 "战斗"--只有一个强大而幸运的精子最终敲开了卵子胆怯的大门,并结合在一起,形成了受精卵,成为最初的男人。

  

  我相信我们都很熟悉一群小精子挣扎着要进入卵子的形象。

  由于在大多数物种中,两性个体都可以与几个异性成员交配,繁殖的斗争从交配前的 "如何让我的配偶选择我 "扩展到交配后的 "如何克服隔壁国王的生育能力"。

  在这种情况下,雄性常常以相对较低的生产成本生产大量的精子,以提高它们在使卵子受精和从自身产生尽可能多的后代的竞争力。

  "所有优秀的科学家本质上都是教条的破坏者。他们的眼睛总是盯着那些与当前理论不相容的现象。" 皮特尼克告诉《科学人》:"大多数性选择理论都是基于同一个无处不在的模型,即雄性产生大量低投入的精子,雌性产生少量高投入的卵子。

  然而,根据这样一个合理的理论,"巨型精子 "根本就不应该出现。但这些现象确实发生了,如果我们的基础理论是正确的,我们需要找到让进化论有利于这些'例外'的条件。"

  

  进化生物学家Scott Pitnik

  "研究精子超过20年的皮特尼克说:"没有其他细胞能做到这一点。"他们有这种自主权"。

  在他的实验室里,皮特尼克利用生物工程技术使果蝇精子的顶体发出迁移的红绿光,通过观察被肢解的雌果蝇生殖腔内的光,他可以观察到里面精子的运动。

  

  他期望他的工作能阐明精子在女性体内的行为,而这一研究仍处于起步阶段。有一天,研究方面的创新可以阐明为什么在动物世界中有这么多不同形式的精子。这不仅能让研究人员找到人类不孕不育的解决方案,而且还能为男性开发更有效的避孕药。

  "我们对精子的功能和行为几乎一无所知,"皮特尼克说。这些未解答的问题的答案可能在于谜题的另一半:女性的身体。

  

  安东-吕温霍克可能是第一位详细检查精子的科学家。

  这位荷兰人发明了第一台复合显微镜。从1770年代中期开始,范-李文浩克只用他的新仪器来检查那些与性无关的东西,如蜜蜂蜇伤、人虱和海水。

  同事们敦促他用显微镜来检查精子。然而,他担心关于精子和性的书面报告可能被认为是不雅的,所以他忍住了。直到1677年,他才最终同意。当他检查自己的精子时,他立即注意到其中交织着微观的 "微生物"。

  他犹豫着要不要把他的发现告诉他的同事,范-李温霍克在1677年给伦敦皇家学会写了一封不情愿的信,描述他的发现。"如果您,大人,认为这些意见会使受过教育的人感到恶心或丑闻,我恳请您,大人,把它们藏起来,按您的意思发表或销毁。"

  

  他的 "领主"(皇家学会主席)最终决定在1678年的《自然学会哲学论文集》上发表范-李文浩克的发现,开辟了一个全新的精子学领域。

  "很难说这些错综复杂的微型逗号对当时的科学家来说是多么令人费解。在这些'微生物'被发现之前,有许多关于人类如何繁殖的理论,"在广州工作了20多年的生物学家Bob Montgomerie说。

  他是一名生物学家,在广州皇后大学研究动物繁殖。例如,有些人认为男人射精时产生的蒸汽会以某种方式刺激女人,使其怀孕,而另一些人则认为实际上是男人在体内产生了婴儿,然后将其转移到女性子宫中发育。

  "你能想象这有多困难吗?你甚至不知道发生了什么,"蒙哥马利说。这也意味着,如果没有观察精子和卵子的能力,这些科学家简直是在凭空捏造他们的理论。

  

  在17世纪,许多研究人员认为,每个精子细胞都包含一个微小但预先形成的人类。这一形象在尼古拉斯-哈特索克尔1695年的这幅草图中得到了描绘。

  直到1677年范-列文虎克发现精子后近200年,科学家们才对人类的形成过程达成共识。

  在这个漫长的过程中,出现了两种主要观点。一方面,"预成型主义 "的支持者认为,每个精子细胞--或 "卵子"(因人而异)都包含一个微小但预先成型的人类。根据这一理论,卵子--或精子--只是提供了发生过程的场所。

  另一种理论,即 "表观遗传论",指出女性和男性都为新组织的形成提供了材料,但究竟谁提供了什么样的材料却无法说清。

  18世纪的发现为这一论点提供了进一步的证据,包括科学家在1759年观察到鸡胚胎的器官一个接一个地生长。

  随着显微镜的进步,19世纪中期的研究人员能够观察到海胆卵(透明)中的胚胎发育。这些发现推翻了 "预形成理论",使研究人员能够进一步探索精子和卵子如何共同形成新器官。

  

  对精子的研究也导致了对其他身体系统的研究。在20世纪60年代,研究人员分离出了 "蛋白dynein",即让精子移动的蛋白质,并给它起了一个名字。

  "密歇根州奥克兰大学名誉教授查尔斯-林德曼(Charles Lindemann)说:"事实证明,这种驱动蛋白负责细胞内的各种运动,他曾经是研究精子运动的专家。

  现在已经知道,驱动蛋白与纤毛和鞭毛等微观细胞结构的运动密不可分,这些活动是一系列身体功能的关键因素。

  但生育率研究的起步很缓慢。蒙哥马利说,即使在那时,也很少有科学家进行研究,更不用说研究精子了。据他估计,当时只有几十个人在研究精子。

  相比之下,今天有近40万名科学家在研究癌症。"有人在做这方面的研究,但可能还不够,"蒙哥马利说。

  皮特尼克补充说,有可能是第一批研究精子的科学家不知道女性生殖系统对生殖有多重要--这种疏忽解释了这个地区一直存在的神秘性。

  "其中一个原因是,男性生物学导致他们认为女性是一个不重要的部分,这种观点可以追溯到'前概念'的观点,"皮特尼克说。

  

  从技术角度看,精子在女性体内的运动在逻辑上是相当难以观察的。正如皮特尼克指出的那样,在女性生殖系统内放置一台摄像机是很困难的。

  然而,并非所有物种都遵循同样的策略,果蝇(Drosophila)是一个例外。它们的精子非常长,果蝇(D. bifurca)的精子甚至有5.8厘米长,是它们身体的20倍!它们的精子是如此之长。

  在果蝇中,精子的长度与雄性产生和射出的精子数量呈强烈的负相关,具有大精子的雄性果蝇产生的卵子数量仅是雌性的几倍。

  从理论上讲,产生如此长的精子所需的努力会降低雄性果蝇的生殖竞争力。所以这个 "巨型精子悖论 "是一个很难解释的现象。

  "我们已经知道,女性的性选择推动了精子的进化--换句话说,在一些物种中,精子变得很长,因为女性已经进化出对长精子的'偏好'。

  但这样的结论不能令人满意,因为我们不知道为什么雌性有这样的偏好,"皮特尼克告诉《科学》杂志。

  "在大多数体内受精的物种中,雌性有长期储存精子的器官,哺乳动物是少数例外之一。只有一些雌性蝙蝠能够使精子存活数月。

  "精子储存的伟大之处在于它允许雌性控制何时何地产生后代--它将受精和受孕这两个阶段分开,"皮特尼克告诉科学家伙。它们还可以选择储存不同雄性的精子,然后通过不同的方式控制它们产生哪些后代。

  虽然皮特尼克专注于果蝇,但精子已经吸引了现代科学家致力于帮助人类夫妇受孕。皮特尼克的发现可能也在无意中帮助了他们。"在许多情况下,某对男女的生殖系统是不相容的,其根本机制并不为人所知。"

  他说。"如果我们能够弄清楚精子和女性是如何互动的,我们当然可以或多或少地了解受孕的机制,甚至找到不孕不育的新解决方案。"

  约翰斯顿说,科学家们仍然面临着一个最基本的问题:精子细胞究竟是什么?

  "我们需要找出精子细胞实际上是由什么构成的,"乔斯顿说。他对精子的蛋白质组成进行了全面分析--这是有效检测精子质量下降的关键第一步。"如果我们知道它是由什么组成的,我们就有可能开始了解到底是什么东西能阻止(精子质量的下降)。

  当然,皮特尼克同意他的观点。早期由范-李文浩等人展示的冲洗,在这个地区已经不存在了。

  他说。"我不认为今天有许多科学家会在谈论此类问题时感到不自在,"Pitnik说。对他个人来说呢?"我喜欢精子学,"他回答说,"我将向任何想听的人谈论它。"

  

  然而,小麦提醒我们,虽然随着社会的技术进步,生活似乎越来越好,但污染在减少,我们的生育率也在下降。这一点从每年不孕不育症的数量上升到新的水平就可以看出。

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