精子竟然也分动物和植物，从进化到退化的过程

精子分为动物精子与植物精子。动物有性生殖过程中的雄性细胞，雄性动物的生殖细胞，异配生殖中的雄配子，由精子器产生的单倍体生殖细胞。而生活中精子更多是指男性成熟的生殖细胞，在精巢中形成。非典型精子结构雄性动物的生殖细胞。其形状与一般细胞有很大差异。各种动物的精子可以分为典型和非典型两类，典型的一般为蝌蚪状，头部近圆柱形（各种动物不尽相同），尾部细长，如鞭毛。非典型的精子形态多样但均缺乏鞭毛。一个尚无解释的现象是所谓变异型精子的产生。在哺乳类（包括人类）、鸟类、两栖类、鱼类、昆虫和环节动物，同一个体中，不是由于退化或病理的原因，除典型的精子而外，还产生特小、特大、或者甚至不只一条鞭毛的变异型。海产和淡水前鳃类（软体动物）的变异型精子的形状与正常的完全不同。

共同特点是缺乏鞭毛，但是其形状却相差悬殊。这种精子在无脊椎动物中分布很广。有的，如低等甲壳类的精子，是圆球状或带状，比典型精子更象一个细胞。有的则长出许多细而长的突起，可能有助于附着，使其在孵化腔中不至被水流冲掉；高等甲壳类的精子形状较为复杂，除细长的突起外，还有几丁质的囊。线虫纲动物的非典型精子比较简单的象变形虫，马副蛔虫的精子则具有独特的晶状体。由于非典型精子大多形状简单，使人容易认为它们是停留在精子形成的早期阶段。但是经过比较研究，例如在有些精子中仍然可以看到中心粒以及由此生出的鞭毛（虽然未长出体外）。一般认为，这种简单形状是退化而来的次生形状。

典型精子的结构自列文虎克1677年观察到人和一些高等动物的精子以来，迄今已研究了一千多种动物的精子，其中大部分都是蝌蚪状的。50年代以来对精子的生物学特性的认识取得了迅速的进展。以哺乳类为例，精子的结构可分为头、颈和尾3部分。头部主要由细胞核和顶体组成，呈圆球形、长柱形、螺旋形、梨形和斧形等，这些形状都是由核和顶体的形状决定的。成熟精子的细胞核含有高度致密的染色质，在光学显微镜和电子显微镜下都难以区分其结构。核的前端有顶体，是由双层膜组成的帽状结构覆盖在核的前2/3部分，靠近质膜的一层称为顶体外膜，靠近核的一层称为顶体内膜。顶体内有水解酶性质的颗粒，它与精子通过卵外各种卵膜有关。在顶体和核之间的空腔称为顶体下腔，内含肌动蛋白。有些无脊椎动物的精子受精时产生顶体反应：肌动蛋白聚合形成顶体突起或顶体丝；使精子能附着于卵的质膜上，导致精卵融合——受精。核膜虽为双层膜结构，但两层的间距很小，而且只有在核膜后端与颈部相连的转褶处有核膜孔。

颈部此部最短。位于头部以后，呈圆柱状或漏斗状，又称为连接段。它前接核的后端，后接尾部。在前端有基板，由致密物质组成，刚好陷于核后端称为植入窝的凹陷之中。基板之后有一稍厚的头板，两者之间有透明区，其中的细纤维通过基板接连于核后端的核膜。在头板之后为近端中心粒，它虽然稍有倾斜，但与其后的远端中心粒所形成的轴丝几乎垂直。围着这些结构有九条由纵形纤维组成的显示深浅间隔的分节柱，线粒体分布在分节柱的外围。这九条分节柱与其后的9条粗纤维的头端紧密相连。尾部分为3部分：中段、主段和末段。主要结构是贯穿于中央的轴丝。中段从远端中心粒到环之间称为中段，其长度在哺乳类中差异颇大，但结构大体相似。主要结构是轴丝和外围的线粒体鞘。①轴丝：精子的运动器官，由远端中心粒形成，一直伸向精子的末段。精子轴丝的结构与动物的鞭毛（或纤毛）相似，基本组成上都是9+2型，即位于中央的两条是单根的微管，四周是9条成双的微管（二联体）。轴丝外的纤维鞘由9条粗纤维组成。它们与颈部9条分节柱相连。这是哺乳类精子特有的，因此人们把哺乳类精子列为9+9+2型，尽管其大小形状在各种动物有所不同。鸟类和有些无脊椎动物的精子中也有类似的结构。②线粒体鞘或称线粒体螺线：线粒体相互连接，螺旋地包在粗纤维之外，故称线粒体鞘。它是在精子形成时线粒体汇集到一起彼此相互合并而成的连续结构。各哺乳类螺线的圈数差别很大，少的十来圈，多的达几百圈。③环：位于中段的后端。在线粒体鞘最后一圈之后，是该处质膜向内转折而成。为哺乳类精子所特有，可能与防止精子运动时线粒体后移有关。主段尾部最长的部分，由轴丝和其外的筒状纤维鞘组成。纤维鞘中有两条纤维突起成纵形嵴，由于纵形嵴刚好分别位于背腹二侧，以致使精子尾部截面呈卵圆形。末段随主段进入末段，纤维鞘逐渐变细而消失。

从精原细胞发育为精子的过程，这过程在高等动物中大致相似，都是在睾丸的曲细精管（生精小管）内进行的。精原细胞哺乳类的精原细胞可以作为干细胞增生繁殖，产生新的干细胞并能产生进行分化的细胞；这不仅保存了干细胞本身的世代，并且能源源不断地产生分化细胞，再由后者产生初级精母细胞。至于它们经过多少次有丝分裂产生出初级精母细胞，各类动物不尽相同。除最早的精原细胞以外，在精子发生过程中每次有丝分裂之后，细胞质都不完全分开，细胞之间有间桥相连，形似合胞体。这可能有利于细胞之间维持严格的同步性，有利于同时产生大量的精子。精母细胞产生后，进入生长期，体积增大，此时称为初级精母细胞。它们的细胞核合成DNA，染色质发生一系列的复杂变化，准备第一次成熟分裂（见减数分裂）。分裂后每个初级精母细胞产生两个与体细胞DNA数相同的次级精母细胞。后者不复制DNA，经过较短时间的停留，就进入第二次成熟分裂，形成两个精子细胞。所以一个初级精母细胞经过两次成熟分裂形成四个单倍体精子细胞。在各种动物精子发生中只有这个阶段大体相似。

【本文节选自《两性基础知识》，作者：寒心，有删减；如有侵权，请联系删除】