营造“精子工厂”

自然界的生物，为了繁衍后代，各有它们独特的方法。最容易看到的现象，是在动物的繁殖季节，无论是雄性动物还是雌性动物，因体内激素的作用，双方都有求偶的表现。

雄性动物为了争夺雌性动物，会变得格外好斗。你能看到两只雄猴露出犬齿，相互对打；雄猩猩会怒视对方，拍打胸脯，以显示自己的强大。两只雄鹿顶角交战，鹿角相碰，“噼啪噼啪”声响彻森林……一直到击退对方，才会偃旗息鼓，胜利者独战鳌头。而雄鸟则用它美丽的羽毛如孔雀开屏来吸引雌鸟。

这点告诉我们，自然界确实存在着物竞天择，适者生存的法则。

在适者生存的自然法则中，还有一种为人鲜知的适应繁衍后代的现象，那就是一些雌性动物能将与雄性交配后的精子储存在自己的体内，有的可以储存长达数年之久。比如，爪哇疣蛇，精子储存可达7年；乌龟已知的可储存4～5年；有一种火鸡可达117天；而一般家畜如牛和羊，仅2天而已。

为什么说这也是自然选择，适者生存的结果呢？要知道，在自然界中，并不是一到某种动物交配的繁殖季节，就会雌雄相会在一起。雌性动物将雄性动物的精子储存在自己的体内，它们就不必“担忧”雄性动物何时来“约会”，或者“约会”的季节不合适，不适宜繁殖下一代怎么办。因为体内有了精子，它仍然可以选择在最佳时间内繁衍后代。这些事实提示我们，只要条件合适，精子的活力还是很强的。

而那些人们饲养的家畜，情况又会是怎样的呢？家畜繁衍后代，就不像自然界中那样受大自然的选择，而是受人工的选择了。这就是说，人类将根据自己的需要，来决定选择那些具有对人类自身有利性状的家畜去传种接代，而对不适合自己要求的，则加以淘汰，不给它们繁衍自己后代的机会。

比如，拿奶牛的培育来说，人们需要得到的是奶的品质和产量。经过几十年的选配、选育，一头优秀的公牛培育出来了，它的后代产奶多，奶的质量也好，于是养牛的主人就愿意用这头优秀的公牛去给母牛配种，以便得到产奶量多、奶质好的奶牛后代。不仅在这个牧场人们愿意用这头优秀的公牛配种，就是附近养奶牛的牧场主也会将母牛牵到这里，跟这头优秀的公奶牛配种。甚至更远的地方的养牛场，也希望能得到这头公奶牛的后代，只可惜无法得到它的精子。

然而在自然交配时，每头公牛每年可配100头左右的母牛，一头母牛一般一胎只生一头牛犊。也就是说，一头品质优良的公牛，最多也只能让母牛繁衍出大约100头后代，而实际上人们的需要比这要大得多。

怎么解决这个矛盾呢？科学家开动了脑筋，他们想，公牛一次射精流出的精液中，约有100亿个精子，而母牛的卵子只需要一个精子就可以使卵子受精了。还有那么多的精子没有发挥其应有的作用，就白白地浪费掉了。有没有办法将这些未能发挥作用的精子利用起来呢？随着生产的需要和科学技术的发展，人们研究出了人工采精和人工输精技术。这两项技术是取代自然交配的繁殖技术。

首先利用假阴道让公牛射精来收集精液。精液经过稀释后，利用输精管将精液输到雌性动物的阴道里，达到使雌性动物繁殖后代的目的。利用这项技术，一头公牛每年可配6000～12000头的母牛，大大提高了公牛的繁殖潜力。

1780年，意大利科学家斯波兰扎尼第一次成功地为狗进行了人工授精试验。可是，一直到1912年，俄国科学家伊万诺夫才取得了牛、羊人工授精的成功。这在家畜的繁殖上，起到了一定的推动作用。

1936年，英国科学家沃尔顿将绵羊的精液在低温（0℃～5℃）下贮存数日后给母绵羊输精，获得成功。精液在低温下能保存数日，能否贮存更长的时间呢？

50年代，英国司密斯和波兰科学家，首次研究牛精液的冷冻保存。他们在人工采集的牛精液中添加冷冻保护剂（甘油），并把精液储存在-196℃的液氮里。配种时从液氮中取出精液，人工输精到母牛子宫颈口，获得小牛。这标志着精液的冷冻保存宣告成功。

有的少年读者可能会问：在自然界中，雌性动物不是将雄性动物的精子储存在自己体内吗？为什么科学家不去研究将精液储存在母体内，而是储存在液氮里呢？

这是因为，不是所有的雌性动物都能长时间地在体内储存精子，更主要的是科学家想到，将采集到的精液储存在液氮里，这样可以做到人们什么时候需要，就什么时候解冻取用。而且携带方便，人们只要手提液氮罐，内装几千份精液，就可以上路，将优良种畜的冷冻精液运到需要的地方。

精液冷冻保存的成功，使得人工采精和人工受精技术得到了更为广泛的应用，对畜牧业生产影响很大。当前，奶牛的配种，几乎全部采用冷冻精液。有时，公畜已经死亡，但它的精液尚存，还可以进行人工受精，得到“遗腹子”。但是，不论人们贮存多少份冷冻精液，终有一天某一优良家畜的冷冻精液要用完的。如何使良种家畜的精子“永存”呢？

雄性动物的睾丸是由许多精小管组成的，这些精小管是精子的“发源”地。精小管里有一些精原干细胞，它有两种功能：一种仍保持其未分化的干细胞特性，必要时才分裂、分化成为活动的精原干细胞；第二种活动的精原干细胞处在活动状态，它不断地分裂，形成卵母细胞，再由卵母细胞分裂成精子细胞。这些精子细胞经过变态形成精子。这个过程称为精子发生过程。

1994年，美国宾夕法尼亚大学的科学家布林斯特等人，从小白鼠睾丸的精小管里取出精原干细胞，移植到另一只不育的小白鼠（叫受体鼠）的精小管里。移植的精原干细胞在受体鼠的精小管里发育，形成成熟的精子，经交配获得后代。

1996年，同样是宾夕法尼亚大学的科学家克劳西等人，从大白鼠（和小白鼠不属于一种）睾丸精小管里取出精原干细胞，然后移入无免疫力的小鼠（裸鼠或SCID两种小鼠）的精小管里，由于这些鼠无免疫力，因此它们不会排斥外来的细胞即对大白鼠的精原干细胞不产生排异反应。大白鼠的精原干细胞好像是在自己的“家”一样，照样进行精子发生过程，产生的精子形态和正常的大白鼠精子一样。

这当然是一项令生物科学家们感到兴奋的实验结果，因为它表明，跨物种的精子发生过程是可能成功的。

目前，科学家们正在进一步探讨这些在小鼠精小管里发育的大白鼠精子，是否能像正常大白鼠产生的精子一样，照常有使雌性大白鼠卵子受精的能力。

正当人们欢呼跨物种精子发生过程的成功时，又传来了一个喜讯。同是在1996年，美国宾夕法尼亚大学的阿瓦博克等人，取小白鼠睾丸精小管里的精原干细胞冷冻于-196℃下4～156天后，把经解冻的精原干细胞移入受体小白鼠的精小管里，这些解冻的精原干细胞同样能进行精子发生过程。

这又是一个令人兴奋的实验结果，因为它将过去冷冻精液技术又向前推进了一大步。因为如果人们冷藏的是精子，那么冷藏的只是最终产物，终有用光的一天；而如果人们冷藏的是精原干细胞，那就等于冷藏的是一个“永久”的雄性个体。

这些研究成果，拓展了现有的生殖模式。这项技术可延续扩大优良种畜的作用，也可以挽救濒临灭绝的珍贵动物，比方说把白暨豚“淇淇”的精原干细胞冷冻贮藏起来，也许有一天能够派上用场，也许还可以开创使任何一种动物成为另一种动物的“精子工厂”。