只有當它們在雌性體內游泳時，精子進化才會變得增壓
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不同動物物種的精子大小差異很大。但是，為什么當他們分擔相同的工作——使卵子受精時，精子的大小會如此不同呢？在《自然生態學與進化》上發表的一篇新文章中，斯德哥爾摩大學的研究人員表明，只有當精子在雌性體內游動時，動物精子的進化才會變得更加活躍。
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精子是已知的變化最大的細胞類型，其大小從淡水輪蟲的 0.002 毫米到果蠅的近 6 厘米不等。在過去的 100 年里，解釋為什么精子如此多變一直是進化生物學的主要焦點，因為無論來自什么生物體的精子總是具有相同的功能：使卵子受精。
“研究人員通常試圖通過關注精子如何競爭使卵子受精或雌性如何選擇哪些精子使卵子受精來解釋精子的多樣性，”斯德哥爾摩大學動物學系研究員 Ariel Kahrl 說。
“但事實證明，這個難題缺少一塊——精子和卵子相遇的位置也會影響精子的大小?！?/p>
為了研究受精位置如何影響精子進化，研究人員收集了 3200 多種動物的精子大小數據——從珊瑚到哺乳動物，包括人類——并根據精子和卵子相遇的位置對每個物種進行分類。
“在具有內部受精的物種中——如哺乳動物、鳥類和昆蟲——精子使雌性體內的卵子受精，而在具有外部受精的物種中——如海膽和許多魚類——精子和卵子被釋放到水中，受精發生在體外。女性的身體，”Ariel Kahrl 解釋道。
研究人員發現，與使用體外受精的動物的精子相比，使用體內受精的動物的精子平均長六倍，并且改變大小的速度更快。
阿里爾·卡爾。學分：亞倫·里迪
“當精子被釋放到外部時，選擇會保持精子大小較小，以允許雄性產生大量精子，”動物學教授、該論文的作者朗達 斯努克說?！暗钱斁油ㄟ^內部肥料轉移到雌性身上時，雄性可能會更好地與更大的精子競爭，而雌性可能更喜歡用更大的精子使卵子受精?！?/p>
研究人員還檢查了在無脊椎動物中發現的第三種受精形式，稱為射精，精子被釋放到外部，然后被雌性從水中過濾出來，然后它們使雌性體內的卵子受精。
John Fitzpatrick 博士，斯德哥爾摩大學動物學系瓦倫堡學院研究員。圖片來源：Magnus Bergstr?m/Knut 和 Alice Wallenberg 基金會
斯德哥爾摩大學動物學副教授、該研究的資深作者約翰·菲茨帕特里克 (John Fitzpatrick) 說：“精子鑄造代表了內部和外部受精的混合，這讓我們有機會了解受精過程的哪些部分影響了精子的進化?！?/p>
在施精器中，研究發現精子很小，就像外部肥料一樣，但進化得很快，就像內部肥料一樣。
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“我們的結果清楚地表明，精子和雌性之間的相互作用有助于產生我們今天在動物身上看到的精子大小的巨大差異。精子和雌性之間相互作用的潛力越大，精子進化的速度就越快，”約翰·菲茨帕特里克說。
既然人類是體內的肥料，這是否意味著男人的精子超大？事實證明并非如此。人類精子的大小與將精子釋放到水中的動物大致相同。
“在像人類這樣體型較大的動物中，精子在雌性生殖道內被稀釋。從精子的角度來看，稀釋發生在雌性體內或海洋中并不重要——稀釋會使精子變小。只有當精子被限制在雌性體內的小空間中時，精子才會變得超大，”Ariel Kahrl 解釋說。