寻正

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在1950年，科学家报道黑腹果蝇的精子有1.76毫米长，尽管果蝇与人相比微不足道，黑腹果蝇精子却比人的精子长了300倍，让科学家惊叹黑腹果蝇的巨大精子。然而，那样的发现只是一个开端，在果蝇世界里，黑腹果蝇的精子算很小的。在动物世界中已知最长的精子来源于二裂果蝇，长达几乎6厘米，是二裂果蝇本身长度的20倍。如果人产生这么大的精子，其长度会超过10多层楼高。

图一：A.二裂果蝇雄性与其展开的睾丸；B.见尾不见头的精子

图二：电镜二裂果蝇精子与卵照片，左：一个精子裹成球状；右：卵与精子相对比较

产生这么大的精子相当不容易，需要果蝇花2周时间才能制造出一个来，其制造工厂规模宏大，果蝇的睾丸占其体重的11%！人如果长着那么大的睾丸，估计在自然界中的武功就全废了——人的头只占体重的7%。

人的精子跟卵子相比，体积相差了1000倍。不过，每一次射精，精子数里达到2-3亿，女性每一个排卵周期，男性可以有很多次射精。相对而言，二裂果蝇针对每一个卵，只有6个精子。相对于果蝇而言，人的精子生产虽然数量众多，却更象粗制滥造，40%动不了，85%形态不正常。

为什么一般而言精子远小于卵呢？这在生物学上称为非对称匹配（Anisogamy，Heterogamy）。在有性生殖之初，可能生物采用的是对称匹配（Isogamy），两个生殖细胞是一样大的，对称的，这时它们不被称了精子与卵。生殖细胞要一比一地相遇结合，在想象中很容易，但操作上却极其困难，生物体得特化出高精密的导向系统才能完成，即使那样，仍然会有很多生殖细胞得不到结合机会，生物体产生生殖细胞是有代价的，这意味着巨大的浪费。

非对称匹配让一个生殖细胞特化成为卵，形态巨大，包含发育成胚胎的必要成分，而让另一个生殖细胞特化成为精子，只包含完成有性生殖的遗传物质及最少的必要的细胞器。在同样的限制环境中，两个同等大小的卵细胞随机相遇的几率远远小于一个卵细胞与无数个分成很小的精子中的一个相遇的机会。

非对称匹配一旦产生后，生物个体就分化成为雌雄性。由于在雄性之间存在精子竞争，产生精子量越多个体获得越多机会传种接代，导致了普遍的类似于人的极端分布，数亿的精子对应一个卵细胞。按照精子竞争理论，雄性竞争越厉害，它们产生的精子数越多。那么是不是果蝇就不存在性竞争呢，以至于雄性花时间精心制造每一个精子？

在衡量精子竞争时，往往以生殖代价——即睾丸的大小作为指标，也就是说，二裂果蝇可能是竞争最厉害的物种之一。二裂果蝇不仅有一个巨大的睾丸，还要花很长时间来制造摩天大楼，以至于显著延长了其雄性发育成熟时间，雌性只需要7天，而雄性则需要17天才达到性成熟。二裂果蝇交配都喜欢寻找有着成熟性经验的老头，而不是青壮年，更不要说毛头小伙子了。

巨大的精子可以想见的好处有两个，一是精子的巨大的尾巴跟精子头一起注入卵细胞，为胚胎发育做贡献；二是精子的尾巴相当于雄性给母体的贿赂，为之提供营养。这两个功用都不存在于二裂果蝇，因为精子的长尾只有很短一部分随精子头注入卵细胞，而剩余部分则分解排除掉了。

在果蝇，雌果蝇在交配后会保存来自雄性的精子，在自己的卵细胞成熟后再用之授精，以产生后代。果蝇不讲三从四德，没有贞洁观，如果储精囊不满，她就会继续接受雄性的邀请交配。那么，巨精的好处就显现出来了，它那巨大的尾巴太占地方了，巨精占了地方，就把后来者拒之门外了。这一理论很漂亮，但缺陷也很明显，因为经典的精子竞争理论就是这么解释精子数量剧增的，相对于一个巨精而言，果蝇完全可以制造无数个在体积上总体相同的小精子，既占了地方，又增加了产生后代的机会。有研究表明，二裂果蝇还挺喜新厌旧的，跟她最近交配的明显占生育优势，你占了地方，她把你挪出来扔掉，给后来者腾地方，你再大也没有用。

二裂果蝇为什么花如此代价制造巨精仍然是科学未解之秘。

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