寶寶怎麼來的?精與卵的邂逅,是故事的開始

2021-03-01 教餘拾遺

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寶寶怎麼來的?或許你問過,或許你被問過,只是,這個問題,與其他許多事物一樣,本該令我們目瞪口呆,但熟悉感抹殺了我們的驚訝感。

所以我們很少去思考過……

《禮記·月令》篇:「季夏三月,……腐草為螢。」

腐草能化為螢火蟲是民間的傳統說法,這種生物依靠自然發生而增殖的、缺少科學依據的說法,在古代是相當普遍的。比如,公元前一世紀,古希臘的瓦羅《論農業》、維吉爾的《農事詩》、紀普林尼《自然史》,也都認為蜜蜂起源於牛的屍體。

因為古代人民對於昆蟲的繁殖還是相當不了解。

當然,對於其他動物生殖的了解也差不多。

人類對於動物生殖的認識也經歷了一段漫長的時間。

 

不同動物的生殖各有不同。

因為觀察條件的不同,古人對於不同動物生殖的了解是不相同的。

古希臘人最早開始討論人類的性別和生殖問題。雖然知道生寶寶這事得男女合作,但究竟怎麼分工還是不明不白。

除了對人的生殖的探討外,人們還通過對雞卵的觀察來研究動物生殖。

古希臘的希波克拉底、阿爾克梅翁和亞里斯多德都觀察過小雞怎樣在卵中成形。

通過將人的生殖、雞等鳥類的和一些昆蟲的繁殖相比較,終於得出這樣的結論:動物不是來自雄性精液和雌性月經液的混合物,通過胎生而來;就是來自類似於鳥卵的東西孵化出來;或者通過沒有任何營養物質的「不完全卵」(昆蟲的卵、幼蟲和蛹)蚴生而來。這三種生殖方式成了標準答案流傳下來。

時間總是很快,一下子就跳過了中世紀,因為中世紀關於生殖的研究很少進展。

 

1576年前後,法布裡修斯(HieronymusFabricius, 1533~1619)先後對雞、羊、馬和人進行了解剖觀察,認識到卵巢和輸卵管在卵形成中的作用,推論大多數動物來自卵的發育。但堅信標準答案總是正確的修斯同學也只能推測到「大多數」的動物而已。

當威廉·哈維( William Harvey,1578~1657)看到法布裡修斯的說法後,立馬舉手反對。

根據對雞和一些哺乳動物等受精過程的解剖觀察,1651年,哈維在《論動物的生殖》一書中論證說,所有的動物一定有一種共同的生殖方式,生殖必定是從卵開始的,或者說「一切皆來自卵」。由雌體產生的「原基」或「卵」,受到雄性精液的作用後,進一步發展產生新個體。這種原基或者留在雌體內直到最後生出「胎兒」的,稱為「胎生」,或者在形成一個卵或幼蟲之後便提前排出體外,稱為「卵生」。

1665年,顯微鏡的發明,讓人們得以觀察細胞的構造,卵子和精子也終於有機會在人們眼前顯擺一下。這個大好機會,也終於讓人們在一段時間內走了錯誤的道路,並且越走越遠。

因為有機會觀察到胚的形成,讓人們誤認為生命個體是預先存在於生殖細胞中的,這種觀點後來稱為「預成論」,「預成論」內部又分成兩派,互不服氣,相互廝殺。

一派尊「卵」,可以稱為「卵源派」,持有卵源論,認為生物雛形存在於卵中,以荷蘭生物學家簡·施旺麥丹(Jan Swammerdam,1637~1680年)為代表。後人將他們這一派的觀點稱為「卵源論」。

 

1672年,格拉弗( Regnier de Graaf,1641~1673)發現兔子的卵巢濾泡,誤認為是真正的卵,急著發朋友圈求贊。

事實上,格拉弗並沒有看到卵子。真正的卵子是馮·貝爾在狗的卵巢濾泡中最早發現的,時間是1827年,他所看到的卵巢濾泡,現稱為格拉夫濾泡。

雖然對卵的實際來源和性質仍是一無所知。

但人們堅信格拉弗是真的發現了卵子,因為這樣才能給「一切動物都來自於卵」的說法提供證據。

並從哺乳動物的卵必定與鳥的卵類似點出發,努力去證明:卵泡是長成了的卵,含有卵黃、膜和液體;或者認為卵泡只不過是釋放出了某種液體,然後這種液體在子宮中形成了卵;還有人認為,卵完全是由子宮產生的。

 

「預成論」的另一派崇「精」,稱為「精源派」,認為生物雛形存在於精子中,以列文虎克、哈特索格、萊布尼茨等為代表。後人將他們的觀點稱為「精源論」。

精源論比卵源論出現的要遲一些,是在觀察到精子之後才出現。

1677年,哈姆、列文虎克、哈特索格(1656~1725)等人先後發現人和其他動物的精子——精液中的小動物。

哈特索格由此提出了提出精源論,創立了「精源派」。這一派的觀點是雛形人存在於精子中,胚胎的形成就是精子中的雛形人的展現和擴大的過程。

精子中具有的生物體雛形示意圖

 

精源派與卵源派時有辯論,但卵源派往往藉助於卵子的體形遠大於精子而取得優勢。為了打擊精源派,信奉卵源論的博物學家還誣衊精子是睪丸中的寄生蟲,在生殖中不起任何作用。

1698年,圍繞卵子還是精子在生殖中起作用展開過劇烈的辯論。

斯帕蘭扎尼(Lazzaro Spallanzani,1729年~1799年)通過對青蛙卵受精過程的觀察才發現,卵,需要雄性精液的刺激才能發育。

人們也承認了精子細胞可能是進入了有繁殖力的卵細胞。但對精子在這一過程中對受精是否起作用?精子是確實進入卵內了還是僅僅由於接觸了卵就使卵被激活了?

當觀察到蚜蟲等動物,僅靠媽媽就能繁衍出一家子的大量例子,讓多數人都相信精液和花粉一樣,只是起著一種非物質的激發作用,讓預先有胚的卵進一步發育。

這一事實不僅大大動搖了精子的重要性,甚至威脅到了有性生殖的意義。

有性生殖不再被認為是繁殖的基本模式,它好像只是稍微變化的無性生殖。

到了十九世紀二十年代,杜馬、普雷沃、布尤尼阿特分別發現了精子和花粉粒對受精是不可缺少的,它們確實鑽進了卵內。

沒有一點點防備和顧慮的杜馬們帶著些許驚喜,公布了他們的發現。而人們的反應居然是一致的裝聾作啞,沒有人對這些發現作一點點回應。於是,這些發現在不知不覺中悄悄的消失,直至沒有音訊。

或許只有杜馬們剩下一些回憶,存在他們深深的腦海裡,夢裡,心裡……

 

1849年,理察·歐文(1804~1892)《論單性生殖》一書中創造了單性生殖這一術語。

1856年西博爾德(1804~1885)也出了一本《論單性生殖》的書,並明確定義了單性生殖:雌性的卵未經受精就開始發育。

這擺明著是對精源派的挑戰。但沒想到,這已經是最後的挑戰,甚至,只能算是挑逗。因為,在生物學界統治長達一個半世紀之久的預成派已經到了盡頭。

十九世紀三十年代以後,細胞學說的提出和顯微切片技術的進步,極大地推動了對生殖和受精的研究,揭示了卵式生殖是精卵細胞的結合。到了五十年代,特別是魏爾嘯完善細胞學說的觀點:「任何發育完全的組織都可以追溯到細胞」,讓人們逐漸相信受精是包括精子和花粉物質進入卵內並溶解的過程,給「卵源」「精源」兩論的崩潰提供了堅實基礎。

「漸成論」終於挑戰成功,走上主流的位置。

「漸成論」亦稱後成論,是在「預成論」的鼎盛時期出現的。

德國胚胎學家卡·弗·沃爾弗(C,F.Wolf,1733~1794)根據他在顯微鏡下的多年觀察發現,在植物的胚胎中並不存在預成的葉子、花等器官,它們是從簡單的微小突起——「小胞」或「小球」——等逐漸發育出來的。動物的早期胚胎中也沒有預先存在的結構,胚胎的四肢和器官是經歷了由簡單到複雜的漸變過程而形成的。「漸成論」的觀點逐漸在他的頭腦中形成。

1759年,他出版了《發育論》一書,告訴人們:「精子和卵中哪有什麼雛形啊,胚胎中也沒有什麼『小體』,說預成的都是童話,童話裡都是騙人的。你們的各種組織和器官都是在發育過程中逐漸形成的。」

沃爾弗的「漸成論」是給「預成論」的第一次打擊,在生物學史上有著重要意義。

 

接著跳出來踹一腳的,是約翰·沃爾夫岡·馮·歌德,就是寫《巴黎聖母院》的歌德,一個能以文學作品流芳百世的作家。不過,他最喜歡的是在科學領域插上一腳,雖然在科學領域的表現不那麼盡人如意。不過這也不能怨他,那時候的科學都是非職業的業餘愛好,入門的門檻很低。但凡是有名望的貴族,都可以大搖大擺地跳出來發表科學見解,不管他是否有這個資格。

歌德說:「變化不是突然發生的」,並強調基本原型植物向各種器官的轉變。

 

一門科學的歷史,就是這門科學本身。

——歌德

 

1827年,通過改良了的消色差透鏡,馮·貝爾不僅發現了真正的卵,還觀察到了多種哺乳動物胚胎發育的早期階段,證明了形態只能是逐漸形成的。

到十九世紀中期,德國植物學家威廉·霍夫邁斯特(1824~1877)終於搞清了植物卵子、孢子和種子之間的關係,表明植物在其生命周期的某個階段也會產生卵細胞。

更大的發現也很快就出現了。

1875 年春天,奧斯卡·赫特維希偶然採用透明的海膽卵進行觀察,在天然狀態下看到海膽卵細胞核與精子細胞核的接觸與融合,也就是海膽卵的受精過程。他用顯微製片染色技術記下了這一過程的各階段,於是得出結論:受精是兩個性細胞(卵和精子)細胞核的融合。

精卵融合受精的發現,明確了男女兩性在生命形成過程中的分工,同時也引出了更多更深遠的問題,如:受精是保守的融合過程,還是為了後代的變異?新生命產生的問題,逐漸變成了遺傳學的問題。

到了電子顯微鏡的出現,進一步觀察到了精子和卵子二者的結合,以及卵式生殖的其他詳細過程。

現在終於可以確定:

當精子邂逅卵子,是我們生命的開始。

 

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