男性孕育的种子-“精子”
精子是男性生殖细胞,并从希腊字(σπέρμα)衍生sperma(意为“种子”)。 所以人们把男人的精子比喻成种子,女人子宫是土壤,就像种子种在土壤里,九个月后会慢慢长大成为一个宝宝,来到这个世界。
精子最初是在1677年由安东尼.列文虎克(Antonie van Leeuwenhoek)用显微镜观察到的,列文虎克是荷兰的一位显微镜学家,也是微生物学的开拓者。1652年时,身为绸布店老板的安东尼想观测绸布上的细微纹路,于是他利用业余的时间,开始不断地打磨透镜,人类第一台显微镜降世啦。在一次安东尼和夫人亲密之后,突然对自己的精子充满了好奇,他在显微镜下观察并描述到“它有细细长长的尾巴,长度约是身体的五六倍,他们在水中前向游动的样子,类似于蛇或是在水中游泳的鳗鱼。”因此,安东尼.列文虎克是第一个发现精子细胞的人。也正是通过这一次“难以启齿”的观察,将人们对男女繁衍的研究,从“宏观”层面拉向了“微观”层面。由于技术上的限制,对精子的研究一直处于停滞不前。直到300多年后,一项发表在《科学进步》上的论文,该团队利用3D显微镜和数学技术记录了精子游动的精确方式,精子的运动方式是螺旋式的,头部、身体和尾巴保持在同一侧摆动,就像螺丝钉旋转,科学家认为这种运动方式是有利于精子和卵子的会合。
种子的轮回:精子的发生与成熟
精子是一种生殖细胞,被喻为“种子”的精子是怎么产生的呢?这涉及一个复杂的生物学发育过程即精子发生(Spermatogenesis)
睾丸是精子诞生的地方,他的主要功能是产生精子和分泌雄激素。睾丸内部有许多弯弯曲曲的生精小管。精子发生是单倍体精子从睾丸生精小管中生长发育的过程,此过程始于精原干细胞的有丝分裂。在男生出生时,精原干细胞在睾丸中都处于休眠状态。到了青春期,精原干细胞通过有丝分裂产生两种类型的细胞:一种是补充精原干细胞;一种是分化的初级精母细胞。初级精母细胞通过第一次减数分裂生成两个次级精母细胞,而次级精母细胞经过第二次减数分裂生成两个相等的单倍体精子细胞,由精子细胞进一步发育长出尾巴演变成精子。随后只有头部和尾部的精子进入附睾中,大概三个星期的时间,在附睾中发育称为成熟精子,以上过程称为精子发生。
当精子产生后,他们会暂时储存在足足有6米长的附睾的螺旋线圈内,精子发射之前,都是在此储存和成熟的,等到有需要的时刻准备蓄势待发。当身体受到外界刺激并发出命令,附睾管的精子会从附睾内壁脱落进入输精管。随着兴奋信号的不断加强,会产生犹如火山即将喷发的紧张感。此时盆肌肌肉通过强烈收缩,并产生强劲的推进力,使精液通过尿道释放排出。
睾丸是精子加工厂,据研究发现,成年人每天可生产上亿个精子。精子都是从精原干细胞经过有丝分裂,以及精母细胞两次减数分裂而产生。一个精原细胞经过多次有丝分裂后,最多可以产生256次精子。因此,加工厂越大,产生精子的数目越多,有科学家称“大概每克睾丸组织可以产生1000万精子”,那两个加工厂每天能产生上亿个精子。
一个精原细胞能够发育成4个精细胞,这个过程大约需要64-72天时间的发育,之后精细胞经过化工厂的加工,大概10周左右成为成熟精子。因此,从精原细胞到一枚成熟的精子,需要3个月时间,这也是为什么男性备孕要提前三个月的原因。成熟之后的精子也不能乱跑,会统一储存在附睾内养精蓄锐,蓄势待发。
精子也有区别吗?是沉着冷静的,英俊潇洒的,文质彬彬的,还是软弱无能的?
正常成熟精子外形似蝌蚪状,在显微镜下似游动的小蝌蚪。成熟精子全长约60μm,分为四部分:头部、颈部、中段和尾巴。
“小蝌蚪”各部位功能
头部长约4~5μm,宽约2.5~3.5μm,厚约1.0μm。正面观呈卵圆形,侧面观呈梨形。头部主要包括细胞核、顶体、骨架结构和少量的细胞质。头部的主角是高度浓缩的细胞核,里面包含父方的遗传信息。精子携带的遗传信息与卵子携带的母源遗传信息重新组合,最终形成新生命的完整信息库。精子细胞核位于精子头部的中央偏后,表面包有核膜,其内为高度浓缩的染色质。顶体为精子特有的细胞器,起源于高尔基复合体,顶体含有精子穿越卵子放射冠、透明带和卵细胞膜的关键化学物质,对完成受精十分重要。也就是说,如果没有这种酶或者顶体异常的话,精子无法穿透到卵子内和卵子完美结合。精子头部存在细胞骨架成分,主要分布于顶体下间隙、顶体后间隙和顶体周间隙。精子头部细胞骨架用于维持细胞外形结构,有较强的对抗化学刺激的能力,这一结构可以参与精子头部形态维持以及受精过程中的顶体反应和穿透卵子的过程。
精子颈部是连接头部和尾部的部分,含近、远端中心粒。精子颈部非常短,约0.5μm,脆弱易断。
中段里有很多线粒体为精子提供能量。
精子的尾部呈鞭毛状,其内含有精致的轴丝和线粒体鞘,是精子最长的部分,长约55μm,直径大于1μm。尾巴上有超过1千个蛋白质,为精子提供动能。中间的轴丝由细长的微管组成,不管扭的有多快,也不会断,轴丝的摆动则推动着精子不停地向前奔跑。线粒体为精子活动提供源源不断的能量。
男性每次射精量约两毫升左右,每毫升1亿个精子,两毫升两三亿精子,精子之所以那么多是为了赢得精子战争,这是传说中的人海战术。但是又有一个疑问,这么多精子,难道都是活的、可用的吗?其实大部分的精子都是废柴。首先,将近一半都不会游泳,通常活动精子仅仅占50%~60%左右。其次,不是所有的精子都能长出正常的形态,有的精子就喜欢长出自己的个性,要么脑袋太多太大或者没有脑袋,要么尾巴卷曲分叉或者没有尾巴,好在畸形精子的含量不会超过10%,不过这并不会影响正常的精子功能。
精子和精液并不相同
人类的精子一般是在精液中,精液是由精子和精浆组成。正常的精液呈乳白色或淡黄色,一般精浆可以占到精液体积的百分之九十以上,而精子只是占百分之十左右。精浆由前列腺、精囊腺和尿道球腺分泌产生,其是一种有机物,含有蛋白质、果糖、前列腺素和一些酶类物质,起到滋养精子的作用。精子则是由睾丸生成的,是男性的生殖细胞-“种子”。
精子一生该何去何从?
男性的小蝌蚪-精子由睾丸中精曲小管产生,在附睾中成熟后蓄势待发。成年人每天可生产上亿个精子,其形成之后就会储藏在附睾发育成熟,等到有需要的时候再启动。而精子的释放是一个神奇又复杂的生理过程,正常男性每天产生大约5亿个精子,这些精子无时无刻不在等待着奔扑卵子而去。如果身体发出命令,成熟精子从附睾内壁脱落进入输精管中,同一些碱性精浆一同冲出体外,大约3亿个精子要进行一场生命竞赛。
但是如果这些精子得不到释放,那他们都去哪了呢?其实,精子的死法多种多样,更为重要的是,绝大多数精子都注定会死亡,只有极其个别的幸运儿才能孕育生命。若男性长时间不排精,或者强硬的憋回去,很有可能导致精子量增多。附睾的空间是有限的,如果不够存储,这些寿终正寝的精子就会逐渐老化,被人体吞噬细胞消化和吸收,最终转化成人体能重新利用的氨基酸等营养物质。随着精子在附睾中停留时间越来越长,过剩的精子也可能在睡眠的过程中通过遗精的方式排出体外,这也是人体一种自我调控的方式。