美國(guó)哥倫比亞大學(xué)內(nèi)外科醫(yī)學(xué)院婦產(chǎn)科副教授，紐約產(chǎn)育基金會(huì)研究部主任，曾與人合著《從受孕到出生：生命舞臺(tái)的序幕》
曾任《時(shí)代》雜志科學(xué)和醫(yī)學(xué)欄目記者。
現(xiàn)在我們來看看卵子和精子是如何結(jié)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(xì)胞）——謝特爾茲博士稱其為"女王細(xì)胞"——開始說起。
對(duì)于謝特爾茲博士授予的這個(gè)稱號(hào)，卵細(xì)胞可謂當(dāng)之無愧，因?yàn)樗砩系拇_有一些得天獨(dú)厚的"女王范兒"……
正如自然界中的蟻后和蜂后，女王細(xì)胞的體積比其他細(xì)胞大得多。它的重量可達(dá)1微克，直徑可達(dá)0.2毫米，視力良好的人肉眼便可觀察到。
卵子的"女王范兒"還體現(xiàn)在另外一個(gè)方面：它移動(dòng)時(shí)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(xì)胞——也就是卵子——的候選者，但都因?yàn)槟撤N原因而"落選"了。這些簇?fù)碇?女王"的細(xì)胞有時(shí)被稱為"顆粒細(xì)胞"，它們?cè)?女王"從卵巢向輸卵管進(jìn)發(fā)的過程中承擔(dān)保護(hù)和滋養(yǎng)的職責(zé)。
女孩出生的時(shí)候卵巢內(nèi)就已經(jīng)有了上百萬個(gè)始基卵泡，但性成熟后只有數(shù)十萬個(gè)留了下來，其他的都在成熟的過程中逐漸死亡了。在這數(shù)十萬個(gè)幸存的卵泡中，又只有數(shù)百個(gè)真正有機(jī)會(huì)完成自己的使命。進(jìn)入青春期后，腦垂體開始分泌促性腺激素，引發(fā)一系列復(fù)雜的生化反應(yīng)，卵母細(xì)胞開始產(chǎn)生。在這些激素的引導(dǎo)下，女孩的身體漸漸發(fā)育成熟，成為有孕育能力的女性，標(biāo)志便是每月出現(xiàn)一次月經(jīng)。
女性的平均月經(jīng)周期是28天。排卵——卵巢排出卵子——發(fā)生于月經(jīng)周期過半的時(shí)候，平均來說是在第14天。卵子會(huì)脫離卵巢表面的卵泡，被大約5000個(gè)顆粒細(xì)胞圍繞著，通過細(xì)如發(fā)絲的輸卵管艱難地移動(dòng)到子宮里。在輸卵管移動(dòng)的過程中，卵子會(huì)逐漸擺脫周身由顆粒細(xì)胞黏結(jié)而成的"放射冠"。從某種角度來說就是卵細(xì)胞開始"脫衣服"，期待能在輸卵管中遇到一個(gè)精細(xì)胞。
如果"女王"被"放了鴿子"——也就是沒有遇到任何追求者——那么就一切盡失了。那些十幾年甚至幾十年前就已經(jīng)誕生，一直在"等待"這一刻卻錯(cuò)失所愛的卵細(xì)胞會(huì)進(jìn)入子宮，然后死亡。負(fù)責(zé)刺激卵巢排卵的性激素同時(shí)也負(fù)責(zé)通知子宮準(zhǔn)備迎接受精卵的到來，為此子宮內(nèi)壁會(huì)增厚，更利于受精卵著床。但是如果沒有受精卵到來，"床"就會(huì)被撤掉。為迎接新生命而增加的子宮內(nèi)壁細(xì)胞通過月經(jīng)排到體外。一個(gè)月后這一過程重新開始，下一個(gè)"準(zhǔn)女王"也許會(huì)有好運(yùn)。
精細(xì)胞與卵細(xì)胞差異很大。不過，男性在出生時(shí)也已經(jīng)有了大量的精子，這些原始精子都潛伏在睪丸內(nèi)的輸精管中，直到青春期才也在復(fù)雜的激素刺激下急劇增加——每天大約增加3億個(gè)。男性每次射精最多可排出10億個(gè)精子，這個(gè)數(shù)量相當(dāng)驚人，尤其是考慮到這支精子大軍的目標(biāo)是拼搶唯一一個(gè)卵子！一般來說，只有一個(gè)精子有機(jī)會(huì)與卵子結(jié)合，所以乍看之下，這似乎屬于嚴(yán)重"浪費(fèi)"。
不過，這種方式其實(shí)很適合精細(xì)胞，因?yàn)橹挥袠O少數(shù)精子有機(jī)會(huì)接近卵子。精子的重量是卵子的1/90000，盡管精子的長(zhǎng)度超過了卵子的直徑（精子的長(zhǎng)度一般為0.05毫米），但精子主要是后面拖著的尾巴長(zhǎng)。這些微小的細(xì)胞必須克服重重阻礙才能到達(dá)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(shù)才有可能授精。精細(xì)胞是人體最小的細(xì)胞。曾有人估測(cè)，育出目前全球人口所需的卵子用一個(gè)餅干罐就能裝下。相比之下，育出這些人口所需的精子體積更小，一個(gè)頂針就能裝下。
這些微型士兵在被送入女性生殖道的一剎那，突然發(fā)現(xiàn)自己面臨一大危機(jī)。卵子是在一大批顆粒細(xì)胞的保護(hù)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(shù)千米的激流中逆流而上的三文魚。精子所處的環(huán)境也確實(shí)很像酸性物質(zhì)構(gòu)成的逆流。陰道的環(huán)境偏酸性，但越靠近排卵日就越偏堿性，從而更利于受孕，這是大自然之手在為精子助一臂之力?？杉幢闳绱?，女性陰道中的分泌物仍然對(duì)精子有很大的殺傷力，射精后有大批的精子很快就被消滅在陰道中。
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(jié)合?？拷訉m口（宮頸）的分泌物偏堿性，但即便是被直接送到宮頸處的精子，也必須奮力擺動(dòng)小尾巴游過宮頸分泌的黏稠激流。那些好不容易進(jìn)入了子宮的精子還要繼續(xù)努力游向輸卵管口，然后不得不做出一個(gè)選擇：究竟應(yīng)該選擇哪一側(cè)輸卵管呢？選錯(cuò)就徹底失敗了。
精子沒有"雷達(dá)"或其他能夠探測(cè)哪一側(cè)輸卵管中有卵子的神奇工具。最近的一些新研究認(rèn)為，卵子可分泌一種精子能"聞到"的"香氣"。很多精子會(huì)選錯(cuò)，而那些選對(duì)了道路的精子，此時(shí)離成功仍很遙遠(yuǎn)。橫亙?cè)谒鼈兠媲暗娜匀皇且粭l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(xì)如發(fā)絲的細(xì)胞間的輕微撞擊推動(dòng)著卵子一路下行到子宮，同時(shí)卻阻礙著精子前行。輸卵管并不是平滑的管道，管壁上密布著細(xì)小的凹陷，無數(shù)精子被困其中而無力回天。此外，女性體內(nèi)的白細(xì)胞都是勤奮的清道夫，它們隨時(shí)可能出動(dòng)。對(duì)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。
這就好像一場(chǎng)電子游戲，英雄主角——精細(xì)胞——必須戰(zhàn)勝逆流，克服酸性環(huán)境，穿越黏稠液體，避開死亡陷阱和殺手細(xì)胞，最終成功解救卵子女王。而且這場(chǎng)游戲"時(shí)不待人"，無論卵子還是精子的存活時(shí)間都不長(zhǎng)。最后只有數(shù)百個(gè)——最多數(shù)千個(gè)——精子可以一睹卵子女王的芳顏。有些精子立刻就直沖過去，卻因絲毫之差錯(cuò)失了目標(biāo)?；蛟S大自然是特意這么設(shè)計(jì)的，讓如此之少的精子擁有與卵子結(jié)合的機(jī)會(huì)，設(shè)置重重障礙只是為了從中篩選出最成熟的精子——只有最強(qiáng)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(shí)之內(nèi)就到達(dá)卵子身邊。當(dāng)然，如果屆時(shí)卵子尚未從卵巢中排出，可憐的精子們就白忙了一場(chǎng)。少數(shù)足夠強(qiáng)壯的精子會(huì)"繼續(xù)等待"，希望卵子能夠出現(xiàn)，它們能夠完成授精。一些生命力特別強(qiáng)的精子可存活4天，但是絕大部分精子都做不到。
在理想狀況下，卵子和精子會(huì)在輸卵管的上半部分迎面相遇。精子會(huì)埋頭直往卵子里鉆；歷盡千辛萬苦才到達(dá)這里，它們可不會(huì)等著對(duì)方發(fā)出邀請(qǐng)。不過，它們隨后就會(huì)發(fā)現(xiàn)，卵子有著堅(jiān)硬的保護(hù)層，它們不得不奮力擺動(dòng)自己的小尾巴，希望能夠第一個(gè)攻克這一保護(hù)層，獨(dú)占卵子的芳心。
對(duì)，確實(shí)是"獨(dú)占"，因?yàn)橹灰幸粋€(gè)精子穿過了卵子內(nèi)部的某個(gè)位置，"女王"就會(huì)說："這就是我的丈夫！"然后放下閘門，將其他的國(guó)王候選人徹底阻隔在外。那位成功進(jìn)入卵子的"障礙賽冠軍"現(xiàn)在基本上勝券在握，但是此時(shí)它仍須繼續(xù)向卵子更深處前進(jìn)；而其余的選手則被一層看不見的墻壁擋住，無論怎么努力也無法前進(jìn)一步。
整個(gè)過程在顯微鏡下看起來相當(dāng)精彩。當(dāng)勝出的精子在卵子內(nèi)部移動(dòng)，直奔目的地（卵核）時(shí)，其他數(shù)百或數(shù)千個(gè)精子在繼續(xù)擺動(dòng)尾巴，而且是同時(shí)擺動(dòng)。這就造成了一種波動(dòng)的效果，看起來就像一大片高高的小草在風(fēng)中舞動(dòng)，其結(jié)果就是令卵子以不斷加快的速度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。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(xù)貢獻(xiàn)自己的力量，直至力竭而亡。它們這種最后的瘋狂似乎也有其特殊意義，即幫著推動(dòng)正與已到達(dá)目的地的精子結(jié)合的卵子沿輸卵管前往早已翹首以待的子宮。
事實(shí)上，當(dāng)那個(gè)一直向里闖的精子成功穿透卵子外層（也就是細(xì)胞質(zhì)）的時(shí)候，它就正式被宣布為這場(chǎng)競(jìng)賽的勝利者。從那一刻起，生化反應(yīng)迅速啟動(dòng)，令其他精子無法越雷池一步。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)部開始劇烈震動(dòng)——就好像卵子正在經(jīng)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(huì)脫掉"頭部" ——當(dāng)初幫助它"攻破城池"的設(shè)備——和"尾部"，因?yàn)樗鼈兌家呀?jīng)完美地完成了自己的使命。
現(xiàn)在，精子只剩下內(nèi)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(xì)胞膜開始消失，兩組染色體結(jié)合在一起。起初它們混在一起，后來便結(jié)成了對(duì)。然后這46條染色體共同構(gòu)成了一個(gè)新細(xì)胞的細(xì)胞核——實(shí)際上，是共同構(gòu)成了一個(gè)新的人類生命。
這個(gè)新生命的性別完全由贏得比賽并與卵子結(jié)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征——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(duì)來決定性別。卵子貢獻(xiàn)的永遠(yuǎn)是一條X染色體，而精子貢獻(xiàn)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(duì)就是XX，在遺傳學(xué)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(duì)就是XY，也就是男孩。
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