精子的概念图。精子有许多不同的大小。 （图片）

所有精子都执行相同的基本工作：它们使卵细胞受精。但在一项新研究中，研究人员发现大小很重要，主要是女性推动精子变大或变小。

精子细胞的大小多种多样。例如，寄生蜂科特西亚产生不到千分之一厘米长的小型游泳者，而果蝇产生的精子具有 2.3 英寸（6 厘米）长的尾巴，这些尾巴紧紧盘绕以适应它们微小的身体。

在这项新研究中，研究人员着手确定精子大小在物种之间的差异以及可能导致差异的原因。

“我们有所有这些研究表明，自然选择推动不同物种的精子大小变大或变小的证据，但我们想采取更多缩小的观点并寻找跨物种的趋势，”主要作者阿里尔·卡尔说，斯德哥尔摩大学进化生物学博士后研究员。

卡尔和她的同事检查了来自 3,200 个物种的数据，并发现了一个决定物种精子大小的控制原则：生殖道较小的雌性会推动产生更大的精子，而在整个进化时间尺度上，需要将精子散播得更远更广会缩小精子。

这是为什么。在大多数情况下，动物使用两种有性繁殖方式。一组——包括哺乳动物、昆虫和鸟类——是体内肥料，将卵运入体内。相比之下，外部肥料会将它们的卵排出到环境中并希望获得最好的结果。通常，这些物种生活在水中，如鱼和海胆。在这两种模式中，成吨的精子都在争夺使卵子受精的奖品，但每种模式的挑战都对精子大小施加了难以置信的进化压力。

“我们发现外部肥料往往含有非常小的精子，因为它们必须制造大量的精子才能到达卵子，”卡尔说。体外受精需要将一团精子喷射到水中。随着精子的扩散，它们会被稀释，因此最好的策略是产生尽可能多的精子，以最大限度地增加至少一个到达卵子的机会。因为动物用于制造精子的能量是有限的，所以他无法让它们变得比它们绝对必须的更大。

对于内部肥料来说，情况完全不同。“我们认为，对于内部肥料，女性的生殖道会影响精子相互斗争的方式，”该研究的合著者、斯德哥尔摩大学生物学助理教授约翰·菲茨帕特里克 (John Fitzpatrick) 说。在体内受精中，精子在狭小的空间内工作，因此繁殖不再是寻宝游戏，而更像是山丘之王的游戏。在这种情况下，无论是来自同一个父亲还是不同的潜在父亲，更大的精子可能更适合将其他精子排除在外。

“其中一些物种产生巨大的精子，如果你产生巨大的精子，你就不会产生那么多，”卡尔说。“这些雄性将他们的精子像一团毛线球一样卷起来，然后传递下去。”

除了内部和外部肥料，研究人员还检查了一种罕见的第三种生殖方式，称为精子铸造。施精就像是体内外受精的结合；例如，河蚌可能会将精子喷射到溪流中，精子会顺流而下，直到被静止的滤食雌性捡起。

菲茨帕特里克说：“通过精子注射，你有这种稀释效果，因为精子被喷射到水中，但是当精子进入女性时，它们在我们在内部肥料中看到的相同类型的压力下迅速进化。” 然而，射精者有较小的游泳者，大小与外部肥料的精子相似，可能是因为将精子射入水中会刺激它们产生更多，迫使它们变小。但是一旦这些精子被雌性吸收，最大的精子就会获胜。

尽管是体内肥料，但人类没有怪物精子。相反，人类精子的长度只有 0.002 英寸（0.005 厘米），正好在外部肥料的范围内。这是因为身体较大的动物有生殖道，可以让精子像外部肥料的精子一样扩散。

生殖道越小，精子越大。对于果蝇来说，它会变得非常狭窄。“果蝇精子的长度是动物身体长度的 20 倍，”卡尔说。