只有当它们在雌性体内游泳时，精子进化才会变得增压
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不同动物物种的精子大小差异很大。但是，为什么当他们分担相同的工作——使卵子受精时，精子的大小会如此不同呢？在《自然生态学与进化》上发表的一篇新文章中，斯德哥尔摩大学的研究人员表明，只有当精子在雌性体内游动时，动物精子的进化才会变得更加活跃。
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精子是已知的变化最大的细胞类型，其大小从淡水轮虫的 0.002 毫米到果蝇的近 6 厘米不等。在过去的 100 年里，解释为什么精子如此多变一直是进化生物学的主要焦点，因为无论来自什么生物体的精子总是具有相同的功能：使卵子受精。
“研究人员通常试图通过关注精子如何竞争使卵子受精或雌性如何选择哪些精子使卵子受精来解释精子的多样性，”斯德哥尔摩大学动物学系研究员 Ariel Kahrl 说。
“但事实证明，这个难题缺少一块——精子和卵子相遇的位置也会影响精子的大小。”
为了研究受精位置如何影响精子进化，研究人员收集了 3200 多种动物的精子大小数据——从珊瑚到哺乳动物，包括人类——并根据精子和卵子相遇的位置对每个物种进行分类。
“在具有内部受精的物种中——如哺乳动物、鸟类和昆虫——精子使雌性体内的卵子受精，而在具有外部受精的物种中——如海胆和许多鱼类——精子和卵子被释放到水中，受精发生在体外。女性的身体，”Ariel Kahrl 解释道。
研究人员发现，与使用体外受精的动物的精子相比，使用体内受精的动物的精子平均长六倍，并且改变大小的速度更快。
阿里尔·卡尔。学分：亚伦·里迪
“当精子被释放到外部时，选择会保持精子大小较小，以允许雄性产生大量精子，”动物学教授、该论文的作者朗达 斯努克说。“但是当精子通过内部肥料转移到雌性身上时，雄性可能会更好地与更大的精子竞争，而雌性可能更喜欢用更大的精子使卵子受精。”
研究人员还检查了在无脊椎动物中发现的第三种受精形式，称为射精，精子被释放到外部，然后被雌性从水中过滤出来，然后它们使雌性体内的卵子受精。
John Fitzpatrick 博士，斯德哥尔摩大学动物学系瓦伦堡学院研究员。图片来源：Magnus Bergström/Knut 和 Alice Wallenberg 基金会
斯德哥尔摩大学动物学副教授、该研究的资深作者约翰·菲茨帕特里克 (John Fitzpatrick) 说：“精子铸造代表了内部和外部受精的混合，这让我们有机会了解受精过程的哪些部分影响了精子的进化。”
在施精器中，研究发现精子很小，就像外部肥料一样，但进化得很快，就像内部肥料一样。
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“我们的结果清楚地表明，精子和雌性之间的相互作用有助于产生我们今天在动物身上看到的精子大小的巨大差异。精子和雌性之间相互作用的潜力越大，精子进化的速度就越快，”约翰·菲茨帕特里克说。
既然人类是体内的肥料，这是否意味着男人的精子超大？事实证明并非如此。人类精子的大小与将精子释放到水中的动物大致相同。
“在像人类这样体型较大的动物中，精子在雌性生殖道内被稀释。从精子的角度来看，稀释发生在雌性体内或海洋中并不重要——稀释会使精子变小。只有当精子被限制在雌性体内的小空间中时，精子才会变得超大，”Ariel Kahrl 解释说。