精子在跑马拉松，最快最强者获胜？不，它们只是在抽奖-备孕试管不孕不育知识

在大家的印象里，人类生殖是一场大型游泳马拉松：上亿颗精子向卵子狂奔，直到“最快最强”的那一颗率先抵达终点，让卵子受精；而在这个过程中，卵子则是完全被动的，等待接受精子的冲击，从而形成生命。

 

不过，这些印象，大多都是误区，包括“男人多老都有生育能力”，也只是一个美好的幻想。

 

 

我们通过功能强大的显微镜可以得知，人类的平均一次射精量（约半茶勺的量）约含2.5亿个精子。但关键的问题是：为什么这么多？

 

研究表明，当男性的精液精子含量少于1亿个时，怀孕率就会下降。很显然，人类一次射出的精子有一半是正常生育需要的。

 

精子竞争是一个被大多数人接受的解释，它源自于“精子为了受精相互竞争”的男性气概观念——通常还有“不止一个男人参与其中”这种假设来增加竞争。就像买彩票，买的越多被抽中的机会越多。这一理论认为，自然选择驱使精子数量增加，就像是一场军备竞赛，而受精则是这场竞赛的奖励。

 

精子竞争的实例在动物世界里的确比比皆是，我们的近亲黑猩猩就是其中之一。黑猩猩所处的社会单元里，包含几个经常进行混杂交配的成年雄性，因此雌性会与多个雄性交配。黑猩猩的诸多特征，如显眼的大睾丸，反映了该物种能产生特别多的精子。除了大睾丸以外，它们还有快速的精子生产速度、高精子数量、大精子中段（包含许多产生推动力的线粒体）、强健的输精管、大的精囊与前列腺，以及大量白细胞（中和性传播的病原体）。囊泡与前列腺一起产生精液，精液可以在阴道中凝结形成塞子，暂时阻止其他雄性精子进入。

 

许多人，包括科学家，都将此套用在人类精子身上，但证据却指向了不同的结果。尽管存在种种骇人听闻的传言，但都没有令人信服的证据，能够表明人类男性在生理上适应精子竞争。与黑猩猩不同，包括人类在内的许多灵长类，都生活在只有一个繁殖雄性的群体中，例如典型的核心家庭。这些灵长类动物缺少直接竞争，睾丸也很小。人类睾丸只有核桃大小，是黑猩猩的三分之一。此外，黑猩猩的精液很少有生理异常的精子，但人类的精液却含有大量的“哑弹”。由于缺乏直接竞争，人类精子的质量控制似乎松懈了不少。

 

这些没有经常接触到直接精子竞争的物种，为什么还需要那么多精子呢？唯一可行的解释是与遗传变异有关。在四十多年前发表的几篇很少被引用的论文中，伯明翰大学生物学家杰克·科恩（Jack Cohen）注意到，精子数量与精子生成过程中染色体拷贝数之间存在关联。在减数分裂产生性细胞的过程中，染色体通过交叉互换，交换大量物质。柯恩发现，在各个物种产生精子的过程中，交叉的次数增加，精子的数量也随之增多。交叉增加了变异，这是自然选择的基本原材料。就像抽奖时，需要打印足够多的彩票来匹配可用的数字，精子生产的过程也需要足够多的精子，来匹配不同的基因组合。

 

实际上，人类精子在穿过子宫与输卵管时，随波逐流地被动运输了相当长的距离。你大概想不到，哺乳动物的精子大小趋向于和体型大小呈反比，老鼠精子竟然比鲸鱼精子更长。也许老鼠精子真能自己游完全程、到达卵子，但鲸鱼精子不可能在没有其他助力的情况下，游过长100倍的雌性生殖道。哪有什么精子奥林匹克竞赛！

 

实际上，在人类平均每次射出的2.5亿个精子中，只有几百个能到达位于输卵管高处的受精地点。精子穿过女性生殖道的过程，更像是一个极具挑战性的军事障碍训练课，而不是标准的短程游泳竞赛。随着精子向上移动，数量逐渐减少，最终受精时只有不到百万分之一的精子包围住卵子。任何有生理异常的精子都会逐渐消失，卵子周围的幸存者都是随机的完整精子。

 

精子在接近卵子的过程中，需要面临诸多挑战。许多精子甚至都没能到达子宫颈。阴道内的酸性环境，使得精子无法在那里存活很久。穿过子宫颈时，很多逃脱阴道的精子陷入粘液中，有缺陷的精子都被困住了。另外，成千上万的精子移到了一个叫做隐窝的侧通道内，在那里它们可以被存放数天。相对较少的精子直接穿过子宫腔，而在进入输卵管时，这个数量进一步减少。进入输卵管后，精子暂时被约束在内壁上，只有少量能够脱离并接近卵子。

 

我们一直在说，让卵子受精的精子像奥运冠军，这让我们容易忽略一个问题：一次射精可能含有过多的精子。如果包围卵子的精子数过多，由一个以上的精子受精，即多精受精的风险就会提高。多精受精偶尔会发生在人类身上，尤其当父亲的精子量过高时。两个精子让卵子受精导致的最常见结果是，胚胎的细胞会含有69条染色体，而不是通常的46条。这是致命的，通常会导致流产。虽然有的能活到出生，但也总在不久后早夭。由于多精受精的结果是致命的，女性生殖道演化出了一系列障碍，严格限制包围卵子的精子数。

 

当生育能力受损或不育而进行辅助生殖时，多精受精是需要实际考量的问题。例如，最早人工授精的标准程序是将精液引入阴道，后来则发展为子宫内输精（IUI）。直接将精液引入子宫，可以绕过让精子数减少的子宫颈。临床数据分析显示，往子宫内输入2000万个精子（不到平均射精量的十分之一），足以达到常规妊娠率。

 

在体外人工受精（IVF）时，精子量更为重要。精子与卵子直接在玻璃试管里接触，绕过了阴道与卵子间的所有天然过滤器。在IVF的早期发展阶段，人们会使用过多的精子，希望最大化受精成功率——这是能理解的，但是人们忽略了自然过程，5万到50万的高精子量让成功率越来越低。要达到最佳受精率，卵子周围只需25,000个精子。IUI与IVF都有可能增加多精受精和流产的风险。

 

多精受精的可能性，也为精子量的演化提供了新的视角，因为这涉及到了生物学中常见的某种平衡。如果雄性直接竞争，自然选择可以导致精子量增加，也可以导致女性生殖道内演化出相应的机制，来限制卵子周围的精子量。在混杂交配的灵长类动物（例如黑猩猩）中，雌性输卵管长度的增加地小了雄性精子量的增加，这可能就是卵子对精子量的限制。这也说明，女性在受精过程中，绝不像人们通常认为的那般被动。

 

人们总是相信，受精过程存在某种选择，使得最强最快的精子能够获胜，进入卵子。但实际上，这样的选择很难出现。精子头部的DNA是紧密结合的，几乎呈结晶状，要如何从外部检测出它的特性呢？小鼠的研究表明，没有出现根据精子含有Y染色体或X染色体而选择的情况。因而，人类受精似乎更像是有2.5亿张彩票的巨型抽奖活动，对健康的精子而言，能让卵子受精是因为运气好。

 

精子其他的一些特征也有待解释。例如，为什么人类的精液中含有大量畸形的精子，像是双尾、小头等明显缺陷？“神风精子”假说认为，这些哑弹精子在竞争中起着不同的作用，如阻断甚至杀死其他男性的精子。然而，这一假说已经被证实是错误的。

 

“精子竞赛”这个观念，完全掩盖了生殖的真相。证据表明，与冲向卵子相反，许多精子会在女性生殖道里存放数天。长久以来，人们一直以为人类精子只能在女性生殖道里存活两天。然而，从20世纪70年代起，越来越多的证据显示，精子可以完全无损地存活至少五天。而现在的研究者认为，精子可以存活长达10天甚至更久。

 

与女性绝经期突然失去生育能力不同，很多人都认为，男性到老都有生育能力。然而，大量证据表明，男性的精子数量和质量都会随着年龄增长而下降。此外，近期一项研究显示，突变在精子中的累积速度比在卵子中快四倍。也就是说，老年男性的精液其实是充满风险的。

 

在工业化社会，女性初次生育的年龄逐渐增加，生殖问题也随之而来。许多人将冻卵手术当作解决方案，但它具有高度侵入性，而且非常昂贵。而随着男性年龄增长而增多的生殖问题却很少被提及。实际上，储存年轻男性的精液以供以后使用，这是一种能够减少老年夫妇生殖问题的方法，不仅有效，而且成本与侵入性都小得多。

 

人类生殖学领域里，更少的性别偏见与更可靠的知识能带给我们许多益处，而这仅是其中之一。

 

这些误区，是一步步积累下来的，并且不断影响着我们对性别的看法。

 

17世纪中期，自然哲学家勉强用肉眼看到了女性的卵子。当时，他们认为所有的生命都是由神创造的：一个人存在于另一人体内的卵子里，就像俄罗斯套娃一样。这种观点叫预成论（preformation）。

 

预成论认为，一个人存在于另一个人的卵子 | Pixabay

人们可能会认为，随着科学的进步，清晰的显微镜会粉碎俄罗斯套娃理论。事实恰恰相反。人们在显微镜下不仅看到卵子，还看到了精子，这使得预成论演变成了一种新的、甚至更加父权的政治自负：一些人认为，卵子只是一个被动的容器，等待着活跃的精子来引发生育；每个精子的头部里则有一个微小的、预先成型的人。

 

功能更强大的显微镜，最终把微型人理论扫进了历史的垃圾桶，但人们的观念并没有太大的改变。例如，“卵子是被动的参与者”这个观念，就是它最显著的遗产。可以理解（尽管这也很不幸），普通公众也许会相信这种错误的、带有性别偏见的模式和隐喻。但是，包括生物学家和医生，也都犯了这种错。

 

直到1991年，在真正的科学研究已经被广泛应用很久之后，纽约大学人类学家艾米莉·马丁（Emily Martiin）才指出生殖学的“科学童话”——教科书里的精子卵子图，暗示着“女性的生殖机制不如男性的有价值”，以及“女性不如男性有价值”。例如，卵巢被描绘为只有限量的卵子，在一生中逐渐耗尽；而睾丸在一生中都能产生新的精子。卵子的生成常被描述为“浪费”，因为青春期的30万个卵原细胞里只有400个成熟卵子会被排出；然而，很少有人用“浪费”形容男人一生超过2万亿的精子产量。

 

这些理解，连同我们前面提到的误区，例如“大型游泳马拉松”、“最强最快者获胜”，都是过去的人们充满性别偏见的遗留物——一种基于错误科学、令人反感的男性幻想。但这还不是最糟糕的。更糟糕的是，继续相信有偏见的信息，阻碍了男性与女性得到重要的生殖治疗。

 

如今，微型人理论已经消失在了时间的迷雾中，仅仅作为人类在早期性细胞探索中的有趣失误而被提起。但是，它的影响及催生它的男性气概偏见，连同其他影响我们对生殖生物学观念的文化刻板印象一起，以更微妙的方式延续了下来。