海星卵細(xì)胞上的精子 
不同動(dòng)物的卵大小各有不同
新浪科技 北京時(shí)間4月26日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，自然界中，精子和卵子既可以小得令人難以置信——比人類產(chǎn)生的還要小很多，也可以大得令人驚奇。
精子是人體最小的細(xì)胞，也是最復(fù)雜的細(xì)胞之一，而卵子是人體最大的細(xì)胞，具有同樣驚人的復(fù)雜程度。讓我們把目光放到自然界中，各種生物的性細(xì)胞——又稱配子（gamete）——呈現(xiàn)出令人驚嘆的多樣性。
大部分生物具有兩種配子，我們以雄性和雌性來(lái)區(qū)分?！芭渥泳哂袃蓚€(gè)基礎(chǔ)功能：攜帶營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以養(yǎng)育結(jié)合后產(chǎn)生的后代，以及尋找相同物種的配子并與之融合。要完成好這兩個(gè)工作并不容易，因?yàn)槎咴隗w積-數(shù)量的權(quán)衡上有著截然不同的要求，”英國(guó)東安格利亞大學(xué)的馬修·蓋奇（Matthew Gage）解釋道，“一個(gè)最優(yōu)解是產(chǎn)生能使后代存活率達(dá)到最大的配子，因此演化出了體積較大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富的配子，我們稱之為卵子，由雌性產(chǎn)生。另一個(gè)最優(yōu)解是產(chǎn)生能使結(jié)合概率達(dá)到最大的配子，因此演化出了數(shù)量龐大的配子，我們稱之為精子，由雄性產(chǎn)生。”
在這方面的研究中，精細(xì)胞為何呈現(xiàn)出異常多樣的形狀和體型是非常受關(guān)注的問(wèn)題。你或許會(huì)以為體型較小的生物應(yīng)該具有較小的精細(xì)胞，但情況并非總是如此。事實(shí)上，目前已知最長(zhǎng)的精子是由一種果蠅產(chǎn)生的。
雄性二裂果蠅（學(xué)名：Drosophila bifurca ）的精子就像一個(gè)線團(tuán)?？茖W(xué)家把它們的精細(xì)胞展開(kāi)之后進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)其長(zhǎng)度居然接近6厘米——比該物種雄性個(gè)體的長(zhǎng)度還長(zhǎng)20倍。在2016年發(fā)表的一篇論文中，研究人員認(rèn)為這種“巨型精子”相當(dāng)于細(xì)胞水平上的孔雀尾羽。換句話說(shuō)，之所以演化成這樣，是因?yàn)榇菩怨壐嗖A長(zhǎng)度較長(zhǎng)的精子。
不過(guò)，更大往往不等于更好。世界上已知最短的精子屬于一種寄生蜂——集盤絨繭蜂（學(xué)名：Cotesia congregata），長(zhǎng)度不到7微米。
英國(guó)謝菲爾德大學(xué)的朗達(dá)·斯努克（Rhonda Snook）表示，目前關(guān)于精子體積的極端多樣性有好幾種解釋。她的研究顯示，自然選擇的作用使最成功的精子形狀和體積保留了下來(lái)。盡管不同長(zhǎng)度的精子都有可能受到青睞，但這一切都關(guān)乎競(jìng)爭(zhēng)和選擇。
當(dāng)雌性與多個(gè)雄性交配時(shí)，精細(xì)胞之間必須展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)，因?yàn)橹挥凶罱】档木硬拍軗魯?duì)手，使卵子受精。這種壓力會(huì)促使無(wú)數(shù)種適應(yīng)特征出現(xiàn)，包括二裂果蠅精子的長(zhǎng)尾巴。另一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈的例子是潮蟲(chóng)，它們的精子會(huì)形成協(xié)同工作的“鏈條”。一些蠅類和甲蟲(chóng)的精液還會(huì)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的精子產(chǎn)生毒害作用。
雄性動(dòng)物最經(jīng)常使用的一種策略是“交配塞”（mating plug），可以防止其他雄性進(jìn)入雌性的生殖道。使用交配塞的動(dòng)物包括蜘蛛、熊峰、松鼠，甚至還有一些靈長(zhǎng)類。
有些動(dòng)物的精子要比我們想象的大得多
然而，在繁殖游戲中，每一個(gè)雄性都必須做出取舍，或者是選擇數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)，制造出大量體積微小的精子，或者是把所有的精力投注到少量較強(qiáng)的精子中。最佳選擇取決于幾個(gè)因素，包括精子游動(dòng)的距離，以及雄性在通過(guò)舞蹈、歌唱或豐富多彩的顏色（比如山魈）吸引到雌性之后所剩余的能量。
此外，2015年的一項(xiàng)研究還顯示，越大的哺乳動(dòng)物產(chǎn)生的精子體積越小，因?yàn)榇菩缘纳车栏?。或許你可以從另一個(gè)角度來(lái)看待這一現(xiàn)象：場(chǎng)地越大，所需要的運(yùn)動(dòng)員就應(yīng)該越多。
我們還必須考慮另一種可能：雌性會(huì)做出隱秘的選擇——某些物種的雌性具有選擇利用哪些精子來(lái)受精的能力。突然之間，精細(xì)胞的形態(tài)多樣性變得不那么令人驚奇了?！拔覀儾恢朗蔷娱g的競(jìng)爭(zhēng)，還是雌性的隱秘選擇，促成了精子形態(tài)的分化，”斯努克說(shuō)，“但是，正如大多數(shù)科學(xué)問(wèn)題那樣，這很可能是許多選擇壓力共同作用的結(jié)果。”
雌性的性細(xì)胞也同樣復(fù)雜。
剛孵出的鴕鳥(niǎo)雛鳥(niǎo)
現(xiàn)生動(dòng)物中，鴕鳥(niǎo)的卵是最大的。鴕鳥(niǎo)蛋通常有15厘米高，13厘米寬，重量是雞蛋的20倍。相比之下，最小的鳥(niǎo)蛋屬于吸蜜蜂鳥(niǎo)（學(xué)名：Mellisuga helenae），只有不到7毫米大小，跟一顆豌豆差不多。
英國(guó)謝菲爾德大學(xué)的蒂姆·伯克黑德（Tim Birkhead ）是《最完美之物：鳥(niǎo)蛋內(nèi)外》[The Most Perfect Thing： The inside （and outside） of a bird‘s egg]一書(shū)的作者，他表示，鳥(niǎo)蛋的大小與鳥(niǎo)的體型大致呈正比，但還是有少數(shù)值得注意的例外。
“渡鴉（學(xué)名：Corvus corax）和崖海鴉（學(xué)名：Uria aalge）的體型差不多，重量都在1千克左右，”伯克黑德說(shuō)，“但是，渡鴉蛋的重量只有雌性體重的3%，而崖海鴉的蛋可以占到雌性體重的12%左右?！?/p>
伯克黑德稱，決定鳥(niǎo)蛋大小的關(guān)鍵因素之一是雛鳥(niǎo)發(fā)育的方式。“雛鳥(niǎo)為早成鳥(niǎo)——新孵出來(lái)時(shí)已經(jīng)發(fā)育得很好——的物種通常會(huì)產(chǎn)下相對(duì)較大的卵，比如渡鴉和崖海鴉的例子，”伯克黑德說(shuō)道。
這一現(xiàn)象令人困惑，而我們?cè)谑褂谩奥选边@個(gè)詞的時(shí)候也有點(diǎn)矛盾。在英文中，“卵”和“蛋”都是“egg”。當(dāng)你將鳥(niǎo)蛋與人的卵子進(jìn)行比較時(shí)，這一點(diǎn)尤其明顯。卵子的直徑只有0.12毫米，而雞蛋可以有55毫米長(zhǎng)。問(wèn)題在于，雞蛋中不僅有卵細(xì)胞，它里面還有許多其他東西。
人類的卵母細(xì)胞
人類女性在子宮里孕育后代，而產(chǎn)卵動(dòng)物則必須為幼體提供足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使它們?cè)谀赣H體外進(jìn)行發(fā)育。為了達(dá)到這一目的，這些動(dòng)物生成了一個(gè)結(jié)構(gòu)——被有點(diǎn)混淆地稱為“卵”——為幼體提供食物、水和保護(hù)。動(dòng)物界的許多成員都采用了這種方式，包括鳥(niǎo)類、昆蟲(chóng)和魚(yú)類。
我們可以定位出雞蛋里發(fā)育成胚胎的部分，但該部分如果沒(méi)有與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和蛋殼連接在一起，它就無(wú)法進(jìn)行發(fā)育。按照這一說(shuō)法，鴕鳥(niǎo)蛋仍然可以稱得上是世界上最大的卵細(xì)胞。
伯克黑德表示，這又是一種演化上促使卵細(xì)胞體積分化的權(quán)衡。對(duì)于某些物種，數(shù)量較少、體積更大的卵可以帶來(lái)最大的收益，而其他物種則會(huì)更傾向于數(shù)量取勝。
佛羅里達(dá)大學(xué)的昆蟲(chóng)學(xué)家在1994年發(fā)表的一篇綜述中指出，通常而言，在其他微小動(dòng)物體內(nèi)產(chǎn)卵的寄生蟲(chóng)具有最小的卵。不過(guò)，與這些顯微水平上的卵有關(guān)的數(shù)據(jù)很難找到。根據(jù)這篇綜述，一種名為黑袍卷須寄蠅（學(xué)名：Clemelis pullata）的寄生蠅的卵是目前已知最小的，長(zhǎng)0.027毫米，寬0.02毫米。
不過(guò)，目前還沒(méi)有人對(duì)纓小蜂科物種的性細(xì)胞進(jìn)行研究。纓小蜂是世界上最小的昆蟲(chóng)類群之一，長(zhǎng)度只有0.5到1毫米，或許它們的卵才是最小的。
【地球上最大和最小性細(xì)胞:小得難以置信 大得令人驚奇】相關(guān)文章：
★ 智利8.8級(jí)地震后國(guó)土增加1200平方公里
★ 中國(guó)防汛抗洪形勢(shì)嚴(yán)峻 黃河等或發(fā)生大洪水
★ 東北地區(qū)農(nóng)林基地建設(shè)的地理背景疑難解析
★ 高考地理考點(diǎn)：地方時(shí)和區(qū)時(shí)和晝夜長(zhǎng)短
★ “十一五”節(jié)能減排科技計(jì)劃經(jīng)費(fèi)超百億
