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【编辑留言】动物绝大多数都有多个性伴侣。雌性要与多个雄性交配，众多雄性的精子必然会产生竞争。它们的精子之间是如何竞争的呢？
勾心斗角
过去由于研究方法问题，研究人员无法观察到不同雄性动物的精子是如何竞争的。现在，利用新的研究手段，如基因工程，研究人员发现了精子之间竞争的一些秘密方式。这些方式竟然与人类的勾心斗角有着相似之处。一般有两种：一是徒手的暴力博斗，二是使用“化学武器”。
美国雪城大学的匹特尼克研究小组，利用遗传工程创造了一种黑腹果蝇，使它们产生能放射不同颜色莹光的精子。采用这一技术就能观察到，不同雄性昆虫的精子在雌性生殖道内推搡抢道占领有利地形的情况，实际上也能看到精子之间是如何竞争，从而与卵子结合的。
匹特尼克等人对果蝇进行转基因设计后，让精子的头部有一种特殊的蛋白质。这些蛋白质能让雄果蝇的精子头顶，发出绿色或红色的荧光。他们分别用能产生绿色精子和红色精子的雄果蝇与雌果蝇交配，当精子排入雌果蝇的生殖道后，研究人员就能在显微镜下实时观察雌性果蝇生殖道中的活动情况。他们还在雌雄果蝇交配后的不同时间冷冻雌性，通过解剖来观察雌性体内精子的命运。
研究人员发现，后与雌性交配的雄性，会采用人海战术，去冲洗前面几名与雌性交配后留在生殖道内的精子，还会用其精液中特殊的化学武器驱赶前面雄性留下的精子。但是，这一切都是在雌果蝇的帮助下完成的。
早不如巧
人类社会和动物社会都有一种不成文的运作伦理原则，即先来后到。而且，先来后到除了在社会意义上倾向于有序和讲道德外，在自然界则倾向于早起的鸟儿有虫吃。早行者至少会抢占有利地形。对于雄性的精子来说也是如此。
按照先来后到的原则，一般会有如下的结果：最早与雌果蝇交配的雄性，会更多地把精子留在雌性体内，以获得先行与卵子结合的机会。但是，对于果蝇来说，事实却并非如此。它们的繁衍政策讲究的是，“做爱早不如做爱巧”。
研究人员发现，雌果蝇可与几只雄性交配。但在最后一次与雄果蝇交配后，雌果蝇会产下大部分卵子，数量约为80%，而以前的雄性精子则大都会出局。这意味着，并非谁先与意中人交配，谁就可以把精子留在雌性的生殖道中，获得与卵子结合的机会。
为什么精子不按照先来后到的秩序，反而是后来者在繁衍后代中占有先机呢？通过观察，研究人员发现，真正操纵生殖主导权的还是雌性。
雄果蝇与雌果蝇每次做爱后，可以排出约1400个精子。这些精子可以先进入雌性的生殖道，然后等待进入雌性的生殖贮存器官中。雌性的储存器官是从生殖道分支形成的有盲端的3个管子，也就是一个贮存袋。但是，雌性的3个生殖贮存器最多只能存储约500个精子。这就意味着雌性对精子是有选择贮存的。这种选择首先是不能全部接受一只雄性的精子，其次还要留下富余空间接纳其他雄性的精子。
雌性的选择是，在与第二只雄果蝇交配开始时，雌性就从储藏器释放一些第一个交配的雄性精子。雌果蝇的这一举动，既有可能是由第二只雄性的交配动作刺激所促发的，也有可能是第二只雄性精液中的化学物质所引起的。
雌果蝇的选择还没有完。在交配后几小时，雌性果蝇又会启动另一次竞争，把第二只雄性排进它的生殖道但还没有进入储藏器的精子排出来。因此，精子之间的竞争显然包括两方面。一是雌性生殖道中后到的精子与前面的精子进行博斗，就像两群鱼儿互相追逐和驱赶一样。二是雌性有选择地通过生殖道排出一些雄性的精子。
化学武器
在蚂蚁和蜜蜂这样的昆虫中，处理精子的竞争和储存精子，是由蚁王和蜂王来主宰的。在最大和最复杂的昆虫社会，如蜜蜂、切叶蜂和切叶蚁中，王后在几小时之内要与20只以上的雄性交配。交配后雄性就会死亡，但它们的精子则能长期地存活。保管和让这些精子存活的，就是蚁王和蜂王。
切叶蚁王后能贮存一亿至四亿个精子。此后，在未来的10到20年，蚁后将用这些精子来为其5000万——1.5亿个卵子授精。相较于蚂蚁而言，蜂王的寿命较短，但也会贮存较多的精子来向自己的卵子授精，可能会产生100万个后代。
但是，精子在雌性的生殖贮藏器内并不会消极地等待。蚁王或蜂王的身体其实是一个角斗场，精子可以在这个角斗场中进行残酷的争战。既然有战斗，就可能有肉博和采用武器。为观察精子使用何种武器进行战斗，哥本哈根大学一个研究小组进行了观察。他们从雄性蜜蜂和蚂蚁提取精子，放到涂有它们自己精液的显微镜载玻片和涂有另一名雄性精液的显微镜载玻片上。
结果，情况有所不同。在有自己精液的载玻片上，精子存活时间较长。但是，在有其他雄性精液的载玻片上，精子死亡得更快。这提示，精液当中含有某种化学物质，对自身的精子具有营养作用，但对其他人的精子则具有攻击作用。对蜜蜂的研究证实，它们精液中的一种蛋白质，能够攻击外来细胞（精子）。这就如同机体的免疫系统攻击外来物质一样。
选择和保留
雌性动物与多个雄性交配，为的是选择最好最强壮的精子。但是，它也不会让雄性精子的战争没完没了地进行下去以妨碍卵子受精，而是会采取一些方法来终止精子之间的战争，让适合的精子与卵子结合。
丹麦和澳大利亚的研究人员通过对一些蚂蚁和蜜蜂的研究证明了这一点。蚁后既可以选择一些雄性的精子，又需要贮备大量的精液以供将来长期的产卵之用。要做到后一点，它又要适可而止地抑制精子之间的竞争。
雌性是极为欢迎雄性精子之间发生战争的。这有利于它选择优秀的精子，也对整个种群有益。通过精子之间的竞争，雌性可以让最适合的雄性做自己孩子的父亲。其实，这只是问题的一面。如果精子之间的这种竞争长期下去，也许会危及到生殖时候精子的长期供应，特别是像切叶蚁这样的昆虫，蚁王让每个卵子受精时都要用掉几个精子，因此会付出代价，至少是贮存这些精子需要时间、精力和细心照料。
从理论上看，蚁王能从多次交配中获得好处，因为它可以选择更多的有遗传多样性的后代，实际上对种群也是有益的。但是，多个雄性排出的精子又会发生竞争和打斗，造成精子之间的损失。这就有一个平衡和适度的问题，既要选择能代表多样性的优秀精子，又不能让精子之间的战争过于残酷而让它们损失掉。这个问题是如何解决的呢？
为弄清其中的奥秘，哥本哈根大学研究小组观察了切叶蚁蚁王是如何既让精子之间进行竞争，又如何保护精子的。他们添加了一些液体到蚁王的精子贮存器中以形成混合液，为的是要补偿其他雄性精液的负面作用。结果，在精子贮存器中的精子相安无事。这就意味着，精子之间的竞争是在进行交配后的短暂时间内，即精子在进入王后的生殖道中之时才进行战斗。但一旦精子进入到精子贮存器中，无论是哪个雄性的精子，它们就会定居下来，和平相处，不再争战。这样，蚁王和蜂王也能充分利用这些进入到贮存器中的精子。
对于一夫一妻制的昆虫，如大黄蜂，王后只与一个雄性结合，不可能再遇到不同的精子。那么，在这样的一夫一妻制昆虫中，是否也有精子的竞争呢？答案是否定的，又是肯定的。没有竞争是因为蜂后只与一只雄性交配，后者排出的精子之间没有相互残杀的打斗，而且同一只雄性的精液不会伤害其排出的精子。有竞争是因为，在与卵子的结合上，同一只雄性排出的精子是争先恐后的。原因在于，同类的精子是较高水平的竞争，它们之间有相互识别认同的机制。W
责编 ／杨立华
lihuay2002＠yahoo.com.cn
勾心斗角
过去由于研究方法问题，研究人员无法观察到不同雄性动物的精子是如何竞争的。现在，利用新的研究手段，如基因工程，研究人员发现了精子之间竞争的一些秘密方式。这些方式竟然与人类的勾心斗角有着相似之处。一般有两种：一是徒手的暴力博斗，二是使用“化学武器”。
美国雪城大学的匹特尼克研究小组，利用遗传工程创造了一种黑腹果蝇，使它们产生能放射不同颜色莹光的精子。采用这一技术就能观察到，不同雄性昆虫的精子在雌性生殖道内推搡抢道占领有利地形的情况，实际上也能看到精子之间是如何竞争，从而与卵子结合的。
匹特尼克等人对果蝇进行转基因设计后，让精子的头部有一种特殊的蛋白质。这些蛋白质能让雄果蝇的精子头顶，发出绿色或红色的荧光。他们分别用能产生绿色精子和红色精子的雄果蝇与雌果蝇交配，当精子排入雌果蝇的生殖道后，研究人员就能在显微镜下实时观察雌性果蝇生殖道中的活动情况。他们还在雌雄果蝇交配后的不同时间冷冻雌性，通过解剖来观察雌性体内精子的命运。
研究人员发现，后与雌性交配的雄性，会采用人海战术，去冲洗前面几名与雌性交配后留在生殖道内的精子，还会用其精液中特殊的化学武器驱赶前面雄性留下的精子。但是，这一切都是在雌果蝇的帮助下完成的。
早不如巧
人类社会和动物社会都有一种不成文的运作伦理原则，即先来后到。而且，先来后到除了在社会意义上倾向于有序和讲道德外，在自然界则倾向于早起的鸟儿有虫吃。早行者至少会抢占有利地形。对于雄性的精子来说也是如此。
按照先来后到的原则，一般会有如下的结果：最早与雌果蝇交配的雄性，会更多地把精子留在雌性体内，以获得先行与卵子结合的机会。但是，对于果蝇来说，事实却并非如此。它们的繁衍政策讲究的是，“做爱早不如做爱巧”。
研究人员发现，雌果蝇可与几只雄性交配。但在最后一次与雄果蝇交配后，雌果蝇会产下大部分卵子，数量约为80%，而以前的雄性精子则大都会出局。这意味着，并非谁先与意中人交配，谁就可以把精子留在雌性的生殖道中，获得与卵子结合的机会。
为什么精子不按照先来后到的秩序，反而是后来者在繁衍后代中占有先机呢？通过观察，研究人员发现，真正操纵生殖主导权的还是雌性。
雄果蝇与雌果蝇每次做爱后，可以排出约1400个精子。这些精子可以先进入雌性的生殖道，然后等待进入雌性的生殖贮存器官中。雌性的储存器官是从生殖道分支形成的有盲端的3个管子，也就是一个贮存袋。但是，雌性的3个生殖贮存器最多只能存储约500个精子。这就意味着雌性对精子是有选择贮存的。这种选择首先是不能全部接受一只雄性的精子，其次还要留下富余空间接纳其他雄性的精子。
雌性的选择是，在与第二只雄果蝇交配开始时，雌性就从储藏器释放一些第一个交配的雄性精子。雌果蝇的这一举动，既有可能是由第二只雄性的交配动作刺激所促发的，也有可能是第二只雄性精液中的化学物质所引起的。
雌果蝇的选择还没有完。在交配后几小时，雌性果蝇又会启动另一次竞争，把第二只雄性排进它的生殖道但还没有进入储藏器的精子排出来。因此，精子之间的竞争显然包括两方面。一是雌性生殖道中后到的精子与前面的精子进行博斗，就像两群鱼儿互相追逐和驱赶一样。二是雌性有选择地通过生殖道排出一些雄性的精子。
化学武器
在蚂蚁和蜜蜂这样的昆虫中，处理精子的竞争和储存精子，是由蚁王和蜂王来主宰的。在最大和最复杂的昆虫社会，如蜜蜂、切叶蜂和切叶蚁中，王后在几小时之内要与20只以上的雄性交配。交配后雄性就会死亡，但它们的精子则能长期地存活。保管和让这些精子存活的，就是蚁王和蜂王。
切叶蚁王后能贮存一亿至四亿个精子。此后，在未来的10到20年，蚁后将用这些精子来为其5000万——1.5亿个卵子授精。相较于蚂蚁而言，蜂王的寿命较短，但也会贮存较多的精子来向自己的卵子授精，可能会产生100万个后代。
但是，精子在雌性的生殖贮藏器内并不会消极地等待。蚁王或蜂王的身体其实是一个角斗场，精子可以在这个角斗场中进行残酷的争战。既然有战斗，就可能有肉博和采用武器。为观察精子使用何种武器进行战斗，哥本哈根大学一个研究小组进行了观察。他们从雄性蜜蜂和蚂蚁提取精子，放到涂有它们自己精液的显微镜载玻片和涂有另一名雄性精液的显微镜载玻片上。
结果，情况有所不同。在有自己精液的载玻片上，精子存活时间较长。但是，在有其他雄性精液的载玻片上，精子死亡得更快。这提示，精液当中含有某种化学物质，对自身的精子具有营养作用，但对其他人的精子则具有攻击作用。对蜜蜂的研究证实，它们精液中的一种蛋白质，能够攻击外来细胞（精子）。这就如同机体的免疫系统攻击外来物质一样。
选择和保留
雌性动物与多个雄性交配，为的是选择最好最强壮的精子。但是，它也不会让雄性精子的战争没完没了地进行下去以妨碍卵子受精，而是会采取一些方法来终止精子之间的战争，让适合的精子与卵子结合。
丹麦和澳大利亚的研究人员通过对一些蚂蚁和蜜蜂的研究证明了这一点。蚁后既可以选择一些雄性的精子，又需要贮备大量的精液以供将来长期的产卵之用。要做到后一点，它又要适可而止地抑制精子之间的竞争。
雌性是极为欢迎雄性精子之间发生战争的。这有利于它选择优秀的精子，也对整个种群有益。通过精子之间的竞争，雌性可以让最适合的雄性做自己孩子的父亲。其实，这只是问题的一面。如果精子之间的这种竞争长期下去，也许会危及到生殖时候精子的长期供应，特别是像切叶蚁这样的昆虫，蚁王让每个卵子受精时都要用掉几个精子，因此会付出代价，至少是贮存这些精子需要时间、精力和细心照料。
从理论上看，蚁王能从多次交配中获得好处，因为它可以选择更多的有遗传多样性的后代，实际上对种群也是有益的。但是，多个雄性排出的精子又会发生竞争和打斗，造成精子之间的损失。这就有一个平衡和适度的问题，既要选择能代表多样性的优秀精子，又不能让精子之间的战争过于残酷而让它们损失掉。这个问题是如何解决的呢？
为弄清其中的奥秘，哥本哈根大学研究小组观察了切叶蚁蚁王是如何既让精子之间进行竞争，又如何保护精子的。他们添加了一些液体到蚁王的精子贮存器中以形成混合液，为的是要补偿其他雄性精液的负面作用。结果，在精子贮存器中的精子相安无事。这就意味着，精子之间的竞争是在进行交配后的短暂时间内，即精子在进入王后的生殖道中之时才进行战斗。但一旦精子进入到精子贮存器中，无论是哪个雄性的精子，它们就会定居下来，和平相处，不再争战。这样，蚁王和蜂王也能充分利用这些进入到贮存器中的精子。
对于一夫一妻制的昆虫，如大黄蜂，王后只与一个雄性结合，不可能再遇到不同的精子。那么，在这样的一夫一妻制昆虫中，是否也有精子的竞争呢？答案是否定的，又是肯定的。没有竞争是因为蜂后只与一只雄性交配，后者排出的精子之间没有相互残杀的打斗，而且同一只雄性的精液不会伤害其排出的精子。有竞争是因为，在与卵子的结合上，同一只雄性排出的精子是争先恐后的。原因在于，同类的精子是较高水平的竞争，它们之间有相互识别认同的机制。W
责编 ／杨立华
lihuay2002＠yahoo.com.cn