在陆地上的蜗牛的精子则呈螺旋形。一些白蚁的精子看起来毛茸茸的,因为一个精子有100条尾巴。蛔虫的精子,形状会变来变去,而且不会游,只会爬。除了以上这些类型的精子,还有些动物是直接射出精子包囊(精子包囊也叫精包,是某些雄性无脊椎动物或低级脊椎动物射出的、直接进入雌性生殖系统中的精子囊或紧密的精子团。),比如说大章鱼,在经过漫长的*之后,雄章鱼会把像巨型炸弹一样的精子包囊交给雌章鱼。这个精子包囊有1米长,里面装有100亿个精子,在进入雌章鱼的生殖道之后就会破裂。
既然不同的动物种群独立进化出各种形态的精子,那么精子的形态必然给他们在某些方面带来了好处。比如说钩状精子,可能有助于精子一步步沿着生殖道前进——但据我所知,这种假设从来没有被证实过。至于其他形态究竟会带来什么好处,我不知道,随你猜吧。但我们可以肯定,精子的外形和雌性动物混乱的性关系扯不上任何关系。
代价是惊人的(4)
但是,精子的大小却与雌性动物糜烂的生活大有关系。对于蛔虫来说,大个的精子使卵子受精的可能性更高,显然这是因为大个的精子爬行的速度比个头小的精子更快,被其他的精子挤到一边的可能性更小。相似的情形还发生在农业害虫刺足根螨(刺足根螨,英文名字为bulb mite,拉丁文学名为Rhizoglyphus robini,也叫唐菖蒲根螨。)身上,产生大精子的雄性刺足根螨与那些产生小精子的雄性刺足根螨相比,可以使更多的卵子受精。的确,通常的情形是,如果雌性乱交,雄性不仅仅是产生更多的精子,而且产生更大的精子。鱼和熊掌不可兼得,有时候产生更大的精子必定意味着在精子数量上的减少。在绝大多数动物种群中,追求精子数量的压力抑制了增大精子体积的潜力。
在少数动物种群中,为了产生巨型精子,而明显减少了精子的数目。巨型精子荣誉堂的成员散布在不同的动物种群中。尽管你们二裂果蝇是目前的冠军,但在过去的几百年中,拥有冠军头衔的分别是羽翼甲虫(羽翼甲虫,英文名字为featherwing beetles。)、松藻虫(松藻虫,英文名字为backswimming beetles。)、甲胄虾(甲胄虾,英文名字为ostracods,属介形亚纲的任一种体小的、主要生活于淡水中的甲壳纲动物,长有一对硬壳。看起来像四季豆,但长有脚。)、扁虱(扁虱,英文名字为tick,也叫蜱。)、澳洲蜗牛(澳洲蜗牛,英文名字为Australian land snail,拉丁文学名为Hedleyella falconeri。)、锦蛙(锦蛙,英文名字为painter’s frog,拉丁文学名为Discoglossus pictus。)以及许多其他的果蝇。顺便提一句,据说甲胄虾的精子还会互相打斗,直到把对方打成碎片——但据我所知,这一传闻从来没有在实验观察中得到证实。
不幸的是,生物学家面对巨型精子,除了目瞪口呆,还没有进行什么研究,所以对于为什么有些动物能产生出庞大的生殖细胞,我没有太多可以告诉你的。但是,我们已经了解到,大型的精子和大型的卵子之间并没有什么联系,尽管这两者曾经被认为存在着某种联系。人们对卵子的研究远不如对精子的研究丰富(在受精行为发生在体内的种群中,精子比卵子更容易被观察),但其他的果蝇会产生比你们二裂果蝇更大的卵子和更小的精子。另外一个观点认为,巨型精子是雄性给雌性的礼物,为她们的卵子提供了营养。但在许多产生巨型精子的种群中,巨型精子只有一小部分进入了卵子,所以这个说法我认为也不太可信。也许,巨型精子是用来堵塞雌性的生殖道的,从而起到贞操带的作用。羽翼甲虫似乎就是如此:雄性排出的巨大精子将雌性的生殖道完全堵住了,从而有效地阻止了其他雄性的精子进入生殖道。但是对甲胄虾而言,巨型精子则完全起不到这种类似于贞操带的作用:雌虾有一套怪异的精子储备系统,当精子进入雌性体内后,被贮存在一个不能直接通往卵巢的地方。要想使卵子受精,精子必须离开等候室,在雌虾身体的外面旅行一段距离,才能到达存放卵子的地方。在与你旗鼓相当的竞争者红眼果蝇(红眼果蝇,拉丁文学名为Drosophila hydei。)(精子长23毫米)中,雌果蝇不仅反复*,而且还把她获得的精子混合在一起。因此,如果她一天之内和几个雄*配的话,那么每个雄性都拥有均等的让卵子受精的几率。 。。
代价是惊人的(5)
尽管如此,大型精子的产生一定有其原因。科学家发现产生大型精子的代价实在太高了。你的表亲黑腹果蝇(黑腹果蝇,拉丁文学名为Drosophila melanogaster。)(精子的长度是毫米)在破蛹而出之后的几个小时后就可以开始*,而你必须等待至少17天——在这段时间内你会发育出巨大的睾丸。但有失必有得,如果你能熬过这段麻烦期,你就可以存活6个月,这对果蝇来说已经是高寿了,所以在失去童贞之前等上17天算不上什么磨难。你的另一位表亲冠状红眼果蝇(冠状红眼果蝇,拉丁文学名为Drosophila pachea。)(精子的长度是毫米),雄性在成年期过了一半之后才开始*。这里是一些你听来会心理平衡一些的事情:在绝大多数雄性动物需要千军万马的精子队伍时,你只要几个优质精子就可以搞定。
亲爱的塔蒂阿娜博士:
我是一只愤怒不已的黑腹果蝇。当我还是一条蛆的时候,我就听说精子多得很,来得容易,用起来也不心痛。所以在进入成熟期之后,通过不计后果的放纵,我消耗了很多精子。可我被骗了:作为一只成年果蝇,我的生命才走完一半,但我的精子已经被我消耗殆尽,没有姑娘愿意接近我了。我能控告谁呢?
一只无精可用的果蝇
来自伦敦
我们的朋友贝特曼要对此负有相当的责任。 “精子很廉价”是他的思想之一。但这是伦敦城里最荒诞不经的说法。尽管我对于你被误导深感难过,但我还是忍不住幸灾乐祸,你们可是贝特曼用来证明他理论的试验生物呀,没想到你们也会碰到这个问题!
概括说来,贝特曼认为,由于制造一个精子的成本比制造一个卵子的成本要低,所以对于雄性生物和雌性生物来说,生殖的限制因素是不同的。他说,限制雌性生物生殖的因素是卵子的产量,而雄性生殖的限制因素则是被他勾引的雌性的数量。根据这种观点,无论是出于什么目的和意图,精子都是无限的,每个卵子都有足够的受精机会。
但在大多数情况下,实际情况并非如此。在海洋生物中,从海绵到海胆,雌雄之间并不需要幽会,雄性生物只需直接把精子排在水中即可。有些物种中的雌性也会把卵子排在水中。这就是说,精子在和卵子相遇之前,要经历一番磨难。在许多这样的物种中,雌性的卵子无法受精的比率非常高。难怪有些海绵在排精的时候,场面宛如维苏威火山(维苏威火山,位于意大利西南部,是欧洲大陆唯一在近一百年内喷发过的火山。)大爆发,烟雾射出两三米高,每次的持续时间从10分钟到半个小时不等。
在陆地上,植物也可能面临类似的处境。传粉者——就是扮演着媒婆角色的动物,比如蜜蜂——可能非常不可靠,他们经常吃掉花粉,而不是将其捎带给雌花,所以,植物生殖经常受限于他们所获得的花粉量。生长在森林中的一种叫做天南星(天南星,英文名字为Jack…in…the…pulpit,拉丁文学名为Arisaema triphyllum。)的花,如果是被科学家授粉的话,会产生比被苍蝇授粉多出10倍的种子。如此说来,就更别提那些指望洋流、风或者不可靠的使者来传递花粉的植物了。柠檬灯鱼(柠檬灯鱼,英文名字为lemon tetra,拉丁文学名为Hyphessobrycon pulchripinnis。)是一种生活在亚马逊河的小型鱼类,雌鱼在一天之内产生的卵子,雄鱼不能令其全部受精。等待受精的卵子越多,受精的成功率就越低,所以雄鱼很快就意识到,与其勾引更多的雌鱼,还不如把精力用在产生更多的精子上。所以,雌性柠檬灯鱼更青睐没有对其他雌鱼喷过精的雄鱼,就毫不奇怪了。蓝头濑鱼(蓝头濑鱼,英文名字为bluehead wrasse,拉丁文学名为Thalassoma bifasciatum,也叫双带叶鲷。)生活在大西洋的珊瑚礁中,体积最大的雄鱼非常吝惜他们的精子,每次*都严格控制,结果*量可能低于使雌鱼达到最高生殖成就所需要的数量。
代价是惊人的(6)
当然,麻烦之处就在于绝大多数的雄鱼不会为每一个卵子产生一个精子。他们为了一个卵子产生数百、数千甚至数百万个精子。这成本可不便宜。雄性的束带蛇(束带蛇,英文名字为garter snake,拉丁文学名为Thamnophis radix,束带蛇属有纵向条纹的无毒蛇,产于北美和中美。)在*之后需要休息24个小时(平心而论,他们的*极其激烈)。斑胸草雀(斑胸草雀,英文名字为zebra finch,拉丁文学名为Taeniopygia guttata,产于澳大利亚,文鸟属,有黑白条纹,俗称斑马鸟、锦花鸟。)是一种有着黑白条纹的小鸟,雄性斑胸草雀在3个小时内可以*3次,用尽自己所有的精子,然后再用5天的时间来填满库存。雄性青蟹(青蟹,英文名字为blue crab,拉丁文学名为Callinectes sapidus。)甚至需要15天的时间才能让“子弹”重新上膛。据悉,公羊的存精量可满足95次*的需要(通常人类的存精量可以满足次*的需要),但用不了多久,他的精子量就会直线下降。在经过6天的连续*之后,公羊每次射出的精液中的精子数目从100亿个下降到不足5000万个——这个数字低于使母羊怀孕所需要的精子数量。有些蛇在交尾之后会形容枯槁。蝰蛇(蝰蛇,英文名字为adder,拉丁文学名为Vipera berus。)是一种生活在欧洲的毒蛇,在*期开始之后,他们的体重会直线下降,哪怕他们什么也不做,只是躺在太阳下生产精子。这种行为需要耗费很多的卡路里。
有充分的证据表明雌雄同体的动物的精子是有限的。雌雄同体的动物就是那些既是雄性,也是雌性的动物,比如我们在生活中常见的蛞蝓(蛞蝓,英文名字为garden slug,俗称鼻涕虫。)和蜗牛。根据精子是无限的理论,雌雄同体的动物应该先用完卵子,然后才是精子,如果给他们一个机会,他们应该更喜欢雄性的角色,而不是雌性。但在许多雌雄同体的种群中,生物学家发现情况并非如此。
以线虫(线虫,拉丁文学名为Caenorhabditis elegans。)为例,这是一种深受遗传学家喜爱的透明、微小的圆虫。线虫与绝大多数雌雄同体动物的不同之处就在于,他同时拥有两种性别:雌雄同体和雄性。一般雌雄同体的动物有两种*方式:一种是双边的*——就是双方同时为对方授精;另外一种是单边*——也就是说在一次*中,一方扮演雄性的角色,而另一方扮演雌性的角色。雌雄同体的线虫无法彼此*,却能产生精子和卵子,并且让自己受精(显然,雄性线虫只能产生精子)。一条雌雄同体的线虫在排出300个卵子之后,如果没有及时遇到雄性,就会用光自己的精子。我们之所以知道精子是首先被用完的,是因为不一会儿,线虫体内将会聚集没有受精的卵子,有时候数目会多达100枚。
也许,线虫是一个特殊的例子。雌雄同体的动物并不会同时产生精子和卵子;更确切地说,是先产生精子。因此,产生的精子越多,产生卵子的工作就越延后,开始繁殖的年纪也就越大。生育过于延迟可不是件好事儿:在这些线虫中,生育得越早,也就意味着儿孙越多。
线虫及其亲戚们并不是唯一会将精子消耗殆尽的雌雄同体生物。在海参(海参,英文名字为sea slug。)、海兔(海兔,英文名字为sea hare。)、淡水蜗牛(淡水蜗牛,英文名字为freshwater snail。)以及淡水扁形虫(淡水扁形虫,英文名字为freshwater flatworm。)中,你也会发现精子有限的现象(尽管这些生物看起来相似,但他们的关系却疏远得很。他们的外形和生活方式都是独立进化而来的)。以涡虫(涡虫,拉丁文学名为Dugesia gonocephala。)为例,他们属于双边*的雌雄同体生物,准备精包需要两天的时间,所以他们都非常注意精子的节约使用:他们获得多少精子,就付出多少精子;如果对方停止给予精子,那么他们也会停止,真可谓礼尚往来。无刺海蛞蝓(无刺海蛞蝓,拉丁文学名为N*anax inermis。)属于单边*的雌雄同体生物,但他们似乎更愿意扮演雌性的角色——如果精子是无限的话,那么情况就应该正好相反。
代价是惊人的(7)
那些怀疑雄性角色是否真的付出昂贵代价的人应该看看香蕉蛞蝓(香蕉蛞蝓,英文名字为banana slug。)——一种生活在美国西北部太平洋地区的巨型黄色鼻涕虫。这种雌雄同体的动物采取单边*的方式,至少在几种香蕉蛞蝓中,雄性一生只*一次,而不管精子的数目是多是少。香蕉蛞蝓的生殖器不仅伟岸,而且结构复杂,因而在*的过程中,生殖器经常会拔不出来。因此,在*快结束的时候,雄性或者其伴侣会将卡住的生殖器咬断。既然断了,而且又不可能再长一个新的,所以雄性干脆就开始扮演雌性的角色。
说了这么多,让我们再看看你的境遇。雄性黑腹果蝇有两种因为*而引起的不孕。第一种是暂时性的:在*一次之后,雄性在进行另一次*之前应该休息一天以补充精子;第二种看来是永久性的。但不幸的是,在迄今为止的试验观察中,我们仍然不知道永久性不育症出现得有多快。我们只知道如果雄性和两个雌性每隔一天*一次,34天后——这还不到他们成年期的一半——将会导致完全不育。也许在野生状态下,雄性果蝇从来不可能*那么多次,或者活那么久,因而不用受不孕症的困扰。但这只是一种猜测,仍不能确定。所以说,你这个物种中的雌性跟许多物种中的雌性一样,喜欢新鲜面孔——这绝对不是偶然。
亲爱的塔蒂阿娜博士:
我的雌狮子简直就是一个花痴。在她*高涨的时候,每半个小时就要一次,而且这种情况要没日没夜地持续四五天。我累得筋疲力尽,但又不想让她知道。你能不能给我推荐几种增强性能力的药?
一头不愿意沦为性机器的狮子
来自非洲塞伦盖蒂草原
倒是有一种药,但我估计可能对狮子无效。不过,你可真够丢人的。一头像你这样的大狮子,应该能够说上就上,你居然还在这里抱怨。我可曾经听说有一头狮子在55个小时之内和两头雌狮子*了157次。我没骗你!
还是让我们看看你的情人为什么有着如此惊人的欲望吧。你的麻烦是她得了*亢奋症,临床表现就是*冲天。这种亢奋症分为两种:第一种,雌性需要很多刺激才能怀孕;第二种,雄性跟雌性疯狂地*不是为了给雌性带来刺激,而是为了确保同一窝中的孩子都是他的。你的情人显然属于第一种亢奋症。这种苦恼并不仅仅是你们狮子才有,比如说,母老鼠、母金地鼠(金地鼠,英文名字为golden hamster,拉丁文学名为Mesocricetus auratus。)和母仙人掌鼠(仙人掌鼠,英文名字为cactus mouse,拉丁文学名为Peromyscus eremicus。)都