百科：精子奧秘新發(fā)現(xiàn)

人和大多數(shù)高級(jí)動(dòng)物都是有性繁衍，需要兩性的生殖細(xì)胞結(jié)合才能孕育新的生命。現(xiàn)在，對(duì)男性（雄性）生殖細(xì)胞精子的研究發(fā)現(xiàn)，精子的很多特點(diǎn)是人們以前并不知曉的。了解這些知識(shí)不僅有實(shí)用價(jià)值，如治療不育和避孕，而且會(huì)深刻地理解生命進(jìn)化的歷程和生命存在的規(guī)律。
　　精子與體型成反比
　　同一類動(dòng)物的精子基本上大小相同，但是不同種類的動(dòng)物精子就會(huì)有差異。如果以大象和老鼠比較，哪一個(gè)的精子大？對(duì)此，可能有人會(huì)有先入為主的印象，認(rèn)為當(dāng)然是大象的精子大，老鼠的精子小，因?yàn)檫@兩種動(dòng)物體型差異太大了，體型大，精子自然就大。不過，研究結(jié)果告訴人們，恰恰相反，老鼠的精子反而比大象的大。
　　瑞典斯德哥爾摩大學(xué)的菲茨帕特里克等人對(duì)動(dòng)物體型的大小與精子大小之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，選取了100種不同種類的哺乳動(dòng)物的精子進(jìn)行觀察，研究結(jié)果發(fā)表在2015年11月18日的英國《皇家學(xué)會(huì)生物學(xué)分會(huì)學(xué)報(bào)》上。研究的結(jié)論之一是，雄性動(dòng)物的精子與體型的大小成反比，體型越大，精子越小;體型越小，精子越大。這種情況產(chǎn)生的原因在于雌性動(dòng)物生殖器官的大小，但最終的原因是，要保證精子與卵子成功而有效的結(jié)合，以保證種群的繁衍。
　　大象精子小的原因在于，雌象的生殖器官很大，雄性的精液進(jìn)入雌象生殖器官后首先會(huì)被稀釋，精子也會(huì)變得稀少，這種情況就像地廣人稀，一個(gè)人走很長的路都遇不到另一個(gè)人一樣。在這種情況下，精子遇到卵子并結(jié)合形成受精卵的機(jī)會(huì)就很少。所以，進(jìn)化的策略讓體型大的動(dòng)物，如大象從改進(jìn)精子出發(fā)，以確保精子能與卵子快速和有效結(jié)合，產(chǎn)生大量的精子就是一個(gè)策略。但大量精子的產(chǎn)生又以精子的小為代價(jià)，因?yàn)樾。硬艜?huì)多，這些進(jìn)入雌性生殖道的大量精子能夠保證其中一兩個(gè)精子尋覓到卵子并與其結(jié)合。所以，對(duì)于大型動(dòng)物來說，精子的數(shù)量高于質(zhì)量，需要以量取勝。
　　反過來，體型較小的老鼠精子卻較大，原因是，在雌鼠較小的生殖器官中，精子會(huì)很容易就找到卵子，而且不會(huì)跑很多路，再加上雌鼠會(huì)與不同的雄鼠交配，雄鼠的精子就存在很大的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。這幾種因素促成了一種結(jié)果，精子要個(gè)頭大，才會(huì)有取勝的機(jī)會(huì)，所以，老鼠的精子比大象的精子還大。當(dāng)然，大象也存在雄性精子競(jìng)爭(zhēng)的問題，但大象的生殖器官也大，所以精子個(gè)頭大小的重要性就退居次要。對(duì)于小型動(dòng)物來說，精子的質(zhì)量高于數(shù)量，需要以質(zhì)取勝。
　　老鼠的精子也并非很大，如果以果蠅的體型與精子的長度相比，果蠅的精子算是相當(dāng)大的。果蠅的精子可以卷起來，如果伸直，能長達(dá)6厘米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出果蠅自身的身長。不過，在哺乳動(dòng)物當(dāng)中，以身體比例衡量，家鼠的精子個(gè)頭最大，人類和亞洲象的精子則相對(duì)來說都很小。人類的精子直徑一般是6～9微米。
　　不同動(dòng)物精子大小的事實(shí)表明，性選擇或者繁殖之戰(zhàn)促成了動(dòng)物精子有不同尋常的多樣性，產(chǎn)生了大、小、長、短、厚、薄各不相同的精子。
　　精子躲到哪兒去了？
　　無精癥是指男性的精液檢查沒有發(fā)現(xiàn)精子，但是有一個(gè)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，即一名男性排出的精液中連續(xù)3次找不到一個(gè)精子，才能稱為無精癥。無精癥的后果之一當(dāng)然是不育，這種原因造成的不育約占男性不育患者的15%～20%。無精癥的原因有兩大類：一是睪丸本身功能障礙，稱為原發(fā)性無精癥或非梗阻性無精癥;二是睪丸生精功能正常，但因男性生殖系統(tǒng)梗阻，精子無法排出體外，稱為梗阻性無精癥。
　　梗阻性無精癥又有多種原因，包括睪丸內(nèi)梗阻，占梗阻性無精癥的15%;附睪梗阻，占梗阻性無精癥的30%～67%;其余則包括輸精管梗阻、射精管梗阻和精道遠(yuǎn)端功能性梗阻。
　　梗阻性無精癥也意味著，這些男性并非沒有精子，而是精子排不出來。那么，這些男性的精子藏到哪里去了呢？研究發(fā)現(xiàn)，它們是藏在睪丸中。美國底特律福特醫(yī)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，盡管一些男性精液內(nèi)沒有活的精子，但對(duì)他們的睪丸活檢時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)其睪丸內(nèi)還是有活的精子。即便如此，以傳統(tǒng)的男性生殖專業(yè)理念判斷，梗阻性無精癥也是很難治療的，被稱為睪丸衰竭，難以孕育后代。因?yàn)椋阍诓G丸中的精子與能夠穿過男性生殖管道的精子不同，精子穿過或通過男性生殖管道的過程是一種“獲能”的過程，意味著能獲得使卵子受精的能力。睪丸內(nèi)的精子沒有通過男性生殖管道，就缺少了一種使卵子受精的能力。

　　不過，現(xiàn)在研究人員發(fā)現(xiàn)，過去的認(rèn)識(shí)并非完全正確。如果采用特殊的技術(shù)，也能發(fā)現(xiàn)和利用躲在睪丸中的精子，讓其與卵子結(jié)合，從而治療梗阻性無精癥男子的不育。為此，福特醫(yī)院的研究人員研發(fā)了一種顯微外科手術(shù)，稱為顯微睪丸取精術(shù)，以獲取無精癥男子的精子。
　　在采用顯微睪丸取精術(shù)之前，需要對(duì)患者進(jìn)行睪丸活檢，使用手術(shù)顯微鏡識(shí)別睪丸的哪些細(xì)管正在生產(chǎn)精子，以便準(zhǔn)確獲取精子。這種方法除了能獲取更多精子外，也會(huì)最大限度地減少血管或睪丸等部位損傷，更容易讓醫(yī)生發(fā)現(xiàn)活著的精子。
　　獲取精子后，還要采用另一種技術(shù)，卵子胞漿內(nèi)單精子顯微注射技術(shù)，才能讓卵子和精子結(jié)合受精，這兩種技術(shù)結(jié)合在一起就成為顯微睪丸取精-卵子胞漿內(nèi)單精子顯微注射（TESE-ICSI）。以這種方式受精的卵子再轉(zhuǎn)移到女性子宮內(nèi)可發(fā)育成胎兒。卵子胞漿內(nèi)單精子顯微注射也稱為第二代人工生殖技術(shù)（第一代是體外受精和胚胎移植，第三代是胚胎植入前遺傳學(xué)診斷）。
　　因此，找到躲藏起來的精子是治療梗阻性不育癥的一個(gè)有效手段。
　　精子的運(yùn)動(dòng)技巧
　　精子是如何游動(dòng)找到卵子的？過去的研究表明，卵子有吸引精子的趨化性以及可能吸引精子的物質(zhì)，因此可以讓精子找到卵子并與卵子結(jié)合。但是，更重要的是，精子必須有強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)能力，才能游到卵子存身的地方與卵子結(jié)合。精子的運(yùn)動(dòng)是靠自身擺動(dòng)長尾巴，驅(qū)使自己前進(jìn)。精子的長尾巴是一種鞭毛，可以通過撲打來向前運(yùn)動(dòng)。撲打尾巴的運(yùn)動(dòng)需要?jiǎng)幽埽拥膭?dòng)能來自哪里呢？研究發(fā)現(xiàn)，精子運(yùn)動(dòng)的推動(dòng)力既依賴于精子的解剖特點(diǎn)，也依賴于精子鞭毛內(nèi)部的能量代謝。
　　解剖發(fā)現(xiàn)，精子鞭毛上有縱行排列的收縮蛋白、粗大纖維和相關(guān)的微絲及微管。為了克服諸如宮頸黏液這樣的黏性腔液的阻力，精子需要有持久的推動(dòng)力。于是，精子通過自身的能量代謝過程產(chǎn)生能量，即把三磷酸腺苷酶（ATP）這種生物化學(xué)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械動(dòng)能，推動(dòng)精子游動(dòng)。水生動(dòng)物的精子常常靠這樣的游動(dòng)方法讓精子穿過水域去與卵子相會(huì)。
　　不過，當(dāng)生殖系統(tǒng)完全位于體內(nèi)時(shí)，如人的生殖系統(tǒng)，精子就需要和大量的表面積做抗衡，精子的移動(dòng)會(huì)需要更多的能量。事情是否是這樣呢？新的研究也發(fā)現(xiàn)，盡管精子可以通過能量轉(zhuǎn)換來推動(dòng)自身前進(jìn)，但精子也會(huì)利用女（雌）性生殖道的環(huán)境進(jìn)行滑行，以節(jié)約能量，就像鳥兒在空中飛行會(huì)利用上升的熱氣流托舉一樣進(jìn)行滑行飛翔。
　　加拿大多倫多大學(xué)的辛頓研究團(tuán)隊(duì)拍攝了人類精子在距離玻璃表面1微米時(shí)的活動(dòng)現(xiàn)象，并將其與在大量溶液中游動(dòng)的精子做比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)精子在一個(gè)表面上游動(dòng)時(shí)，會(huì)采取一種特別的滑行游動(dòng)方式，從而能夠沿著表面游得更快更直。當(dāng)精子處于模仿人類生殖道的黏液中時(shí)，這種滑行游動(dòng)出現(xiàn)的頻率會(huì)更高。這表明，精子可以利用滑行節(jié)約能量。
　　相比之下，公牛的精子在緊貼一個(gè)表面時(shí)游得更慢。輸卵管是人類精子與卵子相會(huì)和受精的地方，是一個(gè)封閉而高度黏稠的環(huán)境，也是一種狹窄的通道。人類精子采用的滑行游動(dòng)模式似乎非常適合人體的生殖系統(tǒng)。相比之下，牛的輸卵管更大，因此公牛精子和表面發(fā)生摩擦關(guān)系的機(jī)會(huì)要低得多，因此，主要靠精子的供能進(jìn)行游動(dòng)。人類的精子沿著輸卵管表面游動(dòng)的機(jī)會(huì)更多，因此會(huì)采用一些滑行的行為。這種滑行不僅能節(jié)約能量，而且精子會(huì)游得更快更直，也能更有效地找到卵子并與之結(jié)合。
　　這也說明，人類精子的運(yùn)動(dòng)更適應(yīng)狹窄生殖系統(tǒng)環(huán)境。
　　鍛煉影響精子運(yùn)動(dòng)
　　此外，此前的研究表明，人類精子的運(yùn)動(dòng)有快慢之分，可用精子活力標(biāo)準(zhǔn)來衡量。精子活力分為5級(jí)：0級(jí)表示精子不能活動(dòng);1級(jí)表示精子活力差，只在原地蠕動(dòng);2級(jí)表示精子活力一般，只能向前曲線運(yùn)動(dòng);3級(jí)表示精子活力很好，能直線向前運(yùn)動(dòng);4級(jí)表示精子活力極好，呈快速直線向前運(yùn)動(dòng)。
　　正常精子的活力應(yīng)為，3級(jí)與4級(jí)之和超過50%，活動(dòng)精子中至少有25%的精子呈直線快速運(yùn)動(dòng)。如果0、1、2級(jí)精子超過50%，4級(jí)小于25%，可判定為精子活力低。
　　有些人的精子運(yùn)動(dòng)慢或活力低并非只是與遺傳和疾病有關(guān)，而且與是否鍛煉有關(guān)。西班牙科爾多瓦大學(xué)的戴安娜·瓦阿蒙德博士等人對(duì)經(jīng)常運(yùn)動(dòng)和不愛運(yùn)動(dòng)的31名男性志愿者進(jìn)行研究，評(píng)估他們的精液質(zhì)量和激素水平方面的差異，研究?jī)?nèi)容包括調(diào)查精子數(shù)、精子活力等，也分析包括雄激素（睪丸激素）、皮質(zhì)醇和卵泡刺激素等激素水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，愛運(yùn)動(dòng)的男性精液多項(xiàng)指標(biāo)更好。與慣于久坐者相比，經(jīng)常鍛煉的男性的精子形成情況更好，游動(dòng)速度更快。
　　但是，另一研究表明，過度運(yùn)動(dòng)的人精子質(zhì)量反而較差。瓦阿蒙德博士及其同事于2010年完成的一項(xiàng)研究也表明，體育明星的精子質(zhì)量比普通經(jīng)常運(yùn)動(dòng)的男性更差。一個(gè)重要原因是，過量高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)反而會(huì)導(dǎo)致精子質(zhì)量下降。所以，盡管鍛煉有助于提高精子質(zhì)量，但是過量運(yùn)動(dòng)也會(huì)物極必反。
　　【責(zé)任編輯】張?zhí)锟?/p>