生命的真相系列

美國哥倫比亞大學內外科醫學院婦產科副教授，紐約產育基金會研究部主任，曾與人合著《從受孕到出生：生命舞台的序幕》

曾任《時代》雜誌科學和醫學欄目記者。

現在我們來看看卵子和精子是如何結合在一起的，以及在這一過程中性別是如何確定的。我們從卵子（即卵細胞）——謝特爾茲博士稱其為"女王細胞"——開始說起。

對於謝特爾茲博士授予的這個稱號，卵細胞可謂當之無愧，因為它身上的確有一些得天獨厚的"女王范兒"……

肉眼可見的女王范

正如自然界中的蟻后和蜂后，女王細胞的體積比其他細胞大得多。它的重量可達1微克，直徑可達0.2毫米，視力良好的人肉眼便可觀察到。

步履安詳"侍女"相伴

卵子的"女王范兒"還體現在另外一個方面：它移動時步履安詳，身邊圍繞著一大群"侍女"。這些卑微的"侍女"都曾是女王細胞——也就是卵子——的候選者，但都因為某種原因而"落選"了。這些簇擁著"女王"的細胞有時被稱為"顆粒細胞"，它們在"女王"從卵巢向輸卵管進發的過程中承擔保護和滋養的職責。

出生即定始基卵泡

女人一生有數十萬個"成熟卵子"

女孩出生的時候卵巢內就已經有了上百萬個始基卵泡，但性成熟後只有數十萬個留了下來，其他的都在成熟的過程中逐漸死亡了。在這數十萬個倖存的卵泡中，又只有數百個真正有機會完成自己的使命。進入青春期後，腦垂體開始分泌促性腺激素，引發一系列複雜的生化反應，卵母細胞開始產生。在這些激素的引導下，女孩的身體漸漸發育成熟，成為有孕育能力的女性，標誌便是每月出現一次月經。

卵巢排出卵子

卵子在不斷的"脫衣服"中期待著精細胞

女性的平均月經周期是28天。排卵——卵巢排出卵子——發生於月經周期過半的時候，平均來說是在第14天。卵子會脫離卵巢表面的卵泡，被大約5000個顆粒細胞圍繞著，通過細如髮絲的輸卵管艱難地移動到子宮裡。在輸卵管移動的過程中，卵子會逐漸擺脫周身由顆粒細胞黏結而成的"放射冠"。從某種角度來說就是卵細胞開始"脫衣服"，期待能在輸卵管中遇到一個精細胞。

幾十年的等待

常被放鴿子 隨後死去

如果"女王"被"放了鴿子"——也就是沒有遇到任何追求者——那麼就一切盡失了。那些十幾年甚至幾十年前就已經誕生，一直在"等待"這一刻卻錯失所愛的卵細胞會進入子宮，然後死亡。負責刺激卵巢排卵的性激素同時也負責通知子宮準備迎接受精卵的到來，為此子宮內壁會增厚，更利於受精卵著床。但是如果沒有受精卵到來，"床"就會被撤掉。為迎接新生命而增加的子宮內壁細胞通過月經排到體外。一個月後這一過程重新開始，下一個"准女王"也許會有好運。

精子鬥士的艱辛之旅

百萬精子追求一個卵子

精細胞與卵細胞差異很大。不過，男性在出生時也已經有了大量的精子，這些原始精子都潛伏在睾丸內的輸精管中，直到青春期才也在複雜的激素刺激下急劇增加——每天大約增加3億個。男性每次射精最多可排出10億個精子，這個數量相當驚人，尤其是考慮到這支精子大軍的目標是拼搶唯一一個卵子！一般來說，只有一個精子有機會與卵子結合，所以乍看之下，這似乎屬於嚴重"浪費"。

精子的重量是卵子的1/90000

不過，這種方式其實很適合精細胞，因為只有極少數精子有機會接近卵子。精子的重量是卵子的1/90000，儘管精子的長度超過了卵子的直徑（精子的長度一般為0.05毫米），但精子主要是後面拖著的尾巴長。這些微小的細胞必須克服重重阻礙才能到達卵子身邊，它們中的大部分都在半路就已失去活力，只有極少數才有可能授精。精細胞是人體最小的細胞。曾有人估測，育出目前全球人口所需的卵子用一個餅乾罐就能裝下。相比之下，育出這些人口所需的精子體積更小，一個頂針就能裝下。

多數射精中陣亡

射精後大批精子被消滅在陰道中

這些微型士兵在被送入女性生殖道的一剎那，突然發現自己面臨一大危機。卵子是在一大批顆粒細胞的保護下緩緩來到"外面的世界"，它們可不是。謝特爾茲博士戲稱，精子一出世，便"赤膊上陣"，只求快不求持久。謝特爾茲博士還喜歡將精子比作必須在奔騰數千米的激流中逆流而上的三文魚。精子所處的環境也確實很像酸性物質構成的逆流。陰道的環境偏酸性，但越靠近排卵日就越偏鹼性，從而更利於受孕，這是大自然之手在為精子助一臂之力。可即便如此，女性陰道中的分泌物仍然對精子有很大的殺傷力，射精後有大批的精子很快就被消滅在陰道中。

選錯就徹底失敗了

選擇哪一側輸卵管是個問題

那些被直接"射"到陰道深處的精子生存概率更高，也就更有可能與卵子結合。靠近子宮口（宮頸）的分泌物偏鹼性，但即便是被直接送到宮頸處的精子，也必須奮力擺動小尾巴游過宮頸分泌的黏稠激流。那些好不容易進入了子宮的精子還要繼續努力游向輸卵管口，然後不得不做出一個選擇：究竟應該選擇哪一側輸卵管呢？選錯就徹底失敗了。

眾多的精子殺手

白細胞視精子為入侵者

精子沒有"雷達"或其他能夠探測哪一側輸卵管中有卵子的神奇工具。最近的一些新研究認為，卵子可分泌一種精子能"聞到"的"香氣"。很多精子會選錯，而那些選對了道路的精子，此時離成功仍很遙遠。橫亘在它們面前的仍然是一條逆流，正是這條逆流——由輸卵管壁的肌肉收縮、滾滾而下的卵巢分泌物和其他液體及管壁上細如髮絲的細胞間的輕微撞擊推動著卵子一路下行到子宮，同時卻阻礙著精子前行。輸卵管並不是平滑的管道，管壁上密布著細小的凹陷，無數精子被困其中而無力回天。此外，女性體內的白細胞都是勤奮的清道夫，它們隨時可能出動。對它們來說，精子也是外來"入侵者"，一旦與之遭遇，定然無情吞噬。

英雄主角戰勝逆流

生命力特彆強的精子可存活4天

這就好像一場電子遊戲，英雄主角——精細胞——必須戰勝逆流，克服酸性環境，穿越黏稠液體，避開死亡陷阱和殺手細胞，最終成功解救卵子女王。而且這場遊戲"時不待人"，無論卵子還是精子的存活時間都不長。最後只有數百個——最多數千個——精子可以一睹卵子女王的芳顏。有些精子立刻就直衝過去，卻因絲毫之差錯失了目標。或許大自然是特意這麼設計的，讓如此之少的精子擁有與卵子結合的機會，設置重重障礙只是為了從中篩選出最成熟的精子——只有最強健的精子才能存活下來，有幸成為女王的伴侶。精子大軍可能在幾小時之內就到達卵子身邊。當然，如果屆時卵子尚未從卵巢中排出，可憐的精子們就白忙了一場。少數足夠強壯的精子會"繼續等待"，希望卵子能夠出現，它們能夠完成授精。一些生命力特彆強的精子可存活4天，但是絕大部分精子都做不到。

精子卵子的愛情之舞

勝利的勇士獨佔芳心

在理想狀況下，卵子和精子會在輸卵管的上半部分迎面相遇。精子會埋頭直往卵子里鑽；歷盡千辛萬苦才到達這裡，它們可不會等著對方發出邀請。不過，它們隨後就會發現，卵子有著堅硬的保護層，它們不得不奮力擺動自己的小尾巴，希望能夠第一個攻克這一保護層，獨佔卵子的芳心。

一旦相遇女王即刻放下閘門

對，確實是"獨佔"，因為只要有一個精子穿過了卵子內部的某個位置，"女王"就會說："這就是我的丈夫！"然後放下閘門，將其他的國王候選人徹底阻隔在外。那位成功進入卵子的"障礙賽冠軍"現在基本上勝券在握，但是此時它仍須繼續向卵子更深處前進；而其餘的選手則被一層看不見的牆壁擋住，無論怎麼努力也無法前進一步。

不斷加快的順時針旋轉

最後的瘋狂有其特殊意義

整個過程在顯微鏡下看起來相當精彩。當勝出的精子在卵子內部移動，直奔目的地（卵核）時，其他數百或數千個精子在繼續擺動尾巴，而且是同時擺動。這就造成了一種波動的效果，看起來就像一大片高高的小草在風中舞動，其結果就是令卵子以不斷加快的速度順時針旋轉。謝特爾茲博士將這一景象稱為"愛情之舞"。失敗的精子們繼續貢獻自己的力量，直至力竭而亡。它們這種最後的瘋狂似乎也有其特殊意義，即幫著推動正與已到達目的地的精子結合的卵子沿輸卵管前往早已翹首以待的子宮。

競賽的勝利者

其他精子無法越雷池一步

事實上，當那個一直向里闖的精子成功穿透卵子外層（也就是細胞質）的時候，它就正式被宣布為這場競賽的勝利者。從那一刻起，生化反應迅速啟動，令其他精子無法越雷池一步。細胞質內部開始劇烈震動——就好像卵子正在經歷一次高潮。精子的穿透也刺激卵子完成了最終成熟過程。精子在前往其"新世界"中心的途中會脫掉"頭部" ——當初幫助它"攻破城池"的設備——和"尾部"，因為它們都已經完美地完成了自己的使命。

新生命誕生

23對染色體組建家庭

現在，精子只剩下內含23條染色體的"原核"了。精原核悠然接近卵原核——另外23條染色體的家。兩者緩緩接觸，它們的細胞膜開始消失，兩組染色體結合在一起。起初它們混在一起，後來便結成了對。然後這46條染色體共同構成了一個新細胞的細胞核——實際上，是共同構成了一個新的人類生命。

精子決定性別

精子第23條染色體的生命意義

這個新生命的性別完全由贏得比賽並與卵子結合的精子的類型決定。精子中的22條染色體和卵子中的22條染色體相互匹配，共同決定所有的身體特徵——除了性別。剩下的一條精子染色體和一條卵子染色體匹配成對來決定性別。卵子貢獻的永遠是一條X染色體，而精子貢獻的可能是X染色體，也可能是Y染色體。如果勝出的精子攜帶的是X染色體，配成的對就是XX，在遺傳學中代表女孩。而如果勝出的精子攜帶的是Y染色體，配成的對就是XY，也就是男孩。

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