为什么精子的大小如此不同？雌性加速了动物精子的进化

不同动物的精子大小差别很大。但为什么精子的大小如此不同，当它们共同承担使卵子受精的工作时?斯德哥尔摩大学(Stockholm University)的研究人员在《自然生态与进化》(Nature Ecology and Evolution)杂志上发表的一篇新文章中指出，只有当精子在雌性体内游动时，动物的精子进化才会加速。

　　

不同动物的精子大小差别很大。但是，为什么精子的大小如此不同，当它们共同承担使卵子受精的工作时?斯德哥尔摩大学(Stockholm University)的研究人员在《自然生态与进化》(Nature Ecology and Evolution)杂志上发表的一篇新文章中指出，只有当精子在雌性体内游动时，动物的精子进化才会加速。

精子是已知的最易变的细胞类型，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一个主要焦点，因为精子，无论来自什么生物体，总是有相同的功能: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让哪个精子使它们的卵子受精来解释精子多样性”，斯德哥尔摩大学动物学系的研究员Ariel Kahrl说。

“但事实证明，这一谜团还缺少一块——精子和卵子相遇的位置也会影响精子的大小。”

为了研究受精位置是如何影响精子进化的，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地点对每种物种进行分类。

”物种体内受精——就像哺乳动物,鸟类和昆虫,精子受精卵子在女性的身体,而在物种与体外受精——如海胆和许多鱼类——精子和卵子释放到水和受精发生以外的女性的身体”,阿里尔Kahrl解释道。

研究人员发现，与使用外部受精的动物相比，使用内部受精的动物的精子平均寿命长6倍，大小变化更快。

这篇论文的作者之一、动物学教授朗达?斯努克(Rhonda Snook)说:“当精子从外部释放出来时，选择会使精子体积保持较小，以便雄性产生大量精子。”“但当精子在内部肥料中转移到雌性时，雄性可能会更好地与更大的精子竞争，而雌性可能更喜欢与更大的精子受精。”

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，即精子铸造，精子被释放到外部，然后由雌性过滤出水中，然后在雌性体内使卵子受精。

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:“精铸代表了内部和外部受精的混合，这让我们有机会看到受精过程的哪一部分影响了精子的进化。”

在精子管理器中，研究发现精子像外部肥料一样小，但像内部肥料一样进化得很快。

“我们的研究结果清楚地表明，精子和雌性之间的相互作用有助于产生我们今天在动物中看到的精子大小的巨大多样性。”精子和雌性之间相互作用的潜力越大，精子进化得就越快。

既然人类是体内的肥料，这是否意味着男人有超大的精子?但事实并非如此;人类精子的大小和动物在水中释放精子的大小差不多。

“在体型较大的动物中，比如人类，精子在雌性生殖道内被稀释。从精子的角度来看，无论是在雌性体内还是在海洋中，稀释作用都没有关系，因为稀释作用会使精子变小。只有当精子被限制在雌性体内很小的空间中时，精子才会变得超大。

关于这项研究的更多信息

受精环境影响精子大小的观点已经存在了60多年。但研究人员还未能在动物进化过程中验证这一想法。在这篇文章中，来自斯德哥尔摩大学(Stockholm University)的研究人员编制了迄今为止最大的精子形态学数据库，结果显示，当精子在女性体内运作时，精子的大小会迅速增大和变化。

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 "Fertilization mode drives sperm length evolution across the animal tree of life" in Nature Ecology and Evolution:  Link DOI number https://doi.org/10.1038/s41559-021-01488-y