似乎在人体中，没有哪个细胞比精子更有抱负。它是唯一一个执行通常为整个生物体保留的任务的细胞：离开家，并存活足够长的时间以繁殖。
为了实现这一点，精子已经进化成为所有细胞中最具多样性的一种。大多数人将其想象成一个有头部和长尾巴的微小游泳者。但精子的外观会因其所属生物体的不同而有很大差异。一种叫做介形虫的甲壳类动物，其精子几乎全部由头部组成。一些软体动物会产生巨型辅助精子（spermatozeugma）：一种巨型辅助精子，受精的游泳者会像挤在公交车扶手上一样依附在上面。
比它们外观的差异更令人惊讶的是它们尺寸的差异。最突出的例子是Drosophila bifurca，一种北美果蝇，体长不到半英寸。然而，这种微小的昆虫产生的精子长度却接近3英寸。
事实上，这是世界上最长的精子（即使考虑到体型比例）。它们远远超过了人类、黑猩猩、鱼类、鲨鱼甚至鲸鱼的精子。Drosophila Bifurca的精子比其整个巨型游泳者家族的精子都要大。但许多其他无脊椎动物也产生较大的精子，例如蜈蚣的Scutigera属和仰泳蝽Notonecta。
这些庞大精子的起源一直是个谜。但今年6月发表在《自然生态学与进化》杂志上的一项研究，揭示了巨型精子以及其整体多样性的真正驱动因素：雌性。
了解巨型精子
斯德哥尔摩大学进化生物学家、近期文章的合著者Ariel Kahrl解释说，她和她的同事们想了解精子进化的“如何”和“为何”。
她表示，这样的研究可以解释为什么Drosophila Bifurca等生物的精子尺寸是其体型的20倍左右。“这种差异就像一粒米和一列通勤火车——尺寸的巨大差异，”她说。“很多人试图通过研究特定群体来理解它的来源：鸟类、鱼类、昆虫。没有人真正退后一步，尝试在一个更广泛的框架内应用进化原理。”
他们假设，体内受精的生物体比体外受精的生物体产生的精子更大。另一种可能性是：体内受精和精子释放者（将精子释放到环境中，由雌性吸收）的精子进化速度比广布者（将精子和卵子都释放到周围环境中）更快。在体内受精和精子释放者的情况下，精子与雌性的互动更频繁。
科学家们还推测，体内受精和精子释放者呈现出相对较大的精子长度多样性，因为它们的游泳者已经适应了雌性生殖道的需求。
总而言之，他们分析了来自21个动物门（从海绵到节肢动物再到脊索动物（如我们））的3000多个物种。他们按脊椎动物和无脊椎动物，以及受精方式——体外受精（广布者）、体内受精和精子释放者——进行了组织。然后，他们构建了一个包含每个物种的生命之树，并绘制了它们之间的联系，以补偿物种间的关系（需要进行补偿以避免结果中的偏差）。
她说：“我们发现我们假设的是正确的。”体内受精者的精子平均比广布者长约六倍；体内受精者和精子释放者的精子进化得更快，并且倾向于表现出更大的尺寸变化。
她表示，在体内受精者中，几乎所有的巨型精子都存在于无脊椎动物体内。它们的体型足够小，精子可以长到足以相互挤占空间。想象一下一群跑步者在田野上互相比赛，第一个到达终点的人为整个团队获胜。在一个拥挤的小田野里，变得足够大以获得活动空间是很值得的。在一个巨大的田野里，大量的团队成员可以确保胜利。
第二性占据首位
根据这项研究，进化速度最快的精子往往与雌性生殖系统接触最多。Kahrl说，生殖系统的大小以及与之相互作用的精子的大小密切相关。她表示，综合来看，这些因素表明雌性是精子进化的驱动者。
雪城大学的另一位精子科学家Scott Pitnick解释说：“这是一个奇迹。他们所做的事情简直是惊人的。他们提出的问题相当简单，但这些问题往往是最难回答的。”
直到最近，才有可能梳理如此大量的科学文献并获得必要的计算机处理能力来进行比较生物学研究。该团队还将由此产生的庞大数据库公开，这将使其他研究人员能够借鉴他们的工作。
他说，最近的论文还突出了该领域中最重要——也是最少被问到的——问题：精子如何与雌性相互作用？“现实情况是，生物学中存在着一种巨大的男性偏见，”他说。“我们对雌性生殖道一无所知。”
毕竟，精子的目标是有效地导航雌性生殖道以受精卵子。Pitnick说，在男性体内或显微镜下研究精子，而忽略雌性解剖学，就像“只去动物园做比较生物学一样”。Pitnick解释说，过去“精子质量与数量”的旧范式总是倾向于后者，因为科学家们无法考虑到雌性的作用。
此外，精子在进入雌性之前通常不会完成发育，这个过程被称为射精后精子修饰（PEMS）。他说，许多核心的精子蛋白质，如代谢蛋白质，都来自雌性。观察动物界中精子的修饰揭示了许多奇特的现象，例如精子长度增加十倍或在雌性体内翻转。
Pitnick说：“我们在研究雌性生物学的黑暗时代仍然停留在黑暗时代。”“这项[论文]对此进行了精确的阐述。如果我们想理解多样性，就必须放弃过去的偏见，将注意力转向雌性生物学。”
