定期释放精子，能有效避免精液变质环球科学
早在10.6亿年前或更早之前，地球上就出现了有性生殖。
2000年，美国地球科学家尼古拉斯·J.巴特菲尔德（Nicholas J. Butterfield）在北极圈内的萨默塞特岛，发现了一种远古红藻的化石。
雄性果蝇精子储存器官中的精子（释放绿色荧光）图片来源：Krish Sanghvi
在仔细观察后，巴特菲尔德发现这种生物会产生两种形态各异的孢子，并很快意识到该生物可以进行有性生殖。在他眼中，这两种孢子可能很像是人类的精子与体积是其数千倍的卵子的古早版本。
因此，巴特菲尔德在给这种生物命名时，取了一个颇有创意的种名“pubescens”。这个单词原意为“长出毛发的”或者“成熟”，衍生出了“青春期”（pubescent）等英文单词。巴特菲尔德在此处的用意十分明显，想要表示地球从这种生命开始进入了“性成熟”时期。
远古红藻Bangiomorpha pubescens的照片 图片来源于论文Early evolution of the Eukaryota
从此，有性生殖让地球生命拥有了更多遗传多样性，生物对环境的适应力随之增加，并摆脱了有害基因突变的影响。但是，有性生殖也有一些缺点，比如需要不同性别的生命个体“协作”才有可能产生后代，而这个过程又非常讲究天时地利人和。
为了在时机合适时实现繁殖，包括人类在内许多动物都不得不主动储蓄“生殖货币”——精子。
不断变质的精子
很多动物都会有储精的行为。一些蝙蝠、蝾螈和青蛙会在冬眠期间存储精子。在一些动物群体中，一位雄性首领会享有所有雌性的交配权，因此群体中的其他雄性不得不长期处于 “生殖抑制”状态。它们也会将部分精子存储起来，避免在难得的交配机会到来时，出现精子不足的情况。
这种行为不仅出现在雄性中，很多雌性动物也会储精。这可以让它们无需多次交配就能孕育更多后代，还可以根据产卵地点的远近，控制受精卵发育的时间。此外，如果出现一些意外情况导致雄性精子变少时，这些雌性将能继续孕育后代，维系种群的数量。
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然而，精子的生理结构也决定了只要储精，就会有“贬值”的风险。一些研究发现，无论是雄性还是雌性储精，都会有减数分裂后精子衰老（post-meiotic sperm senescence，PMSS）的情况。
近期，在一项发表于《英国皇家学会会刊B：生物科学》（Proceedings of the Royal Society of London B Biological Sciences）的论文中，英国牛津大学等机构的科学家汇总了115项人类精子研究，涉及来自31个国家的至少54889名男性，以及其他36种动物。他们分析发现，在动物中，减数分裂后精子衰老的现象广泛存在，这些都证实发育成熟的精子在储存期间的确会“衰老”。
在人类男性中，储精会增加精子的氧化应激和DNA损伤，让精子的活力和存活率显著下降。令人惊讶的是，这似乎并不会明显影响精子的速度和形态，以及受精率和胚胎的质量。一个可能的原因是，自然的受精过程是优中选优，只需要最后还有一些足够完好的精子即可。
不过，如果是体外受精（IVF），储精带来的负面影响会更明显。根据去年12月一项发表于《柳叶刀》（The Lancet）预印本的研究，在体外受精中，储精时间长短会产生十分明显的影响。此前，世界卫生组织（WHO）曾建议男性在借助体外受精孕育后代时，最好选择禁欲2-7天后的精子。但这项预印本研究显示，时间需要进一步缩短。
一名45岁男性尿液样本中的精子，他被诊断为良性前列腺增生。图片来源：Doruk Salancı/维基百科
吉林大学第一医院的研究人员收集了226名接受常规体外受精（IVF）的男性在射精前禁欲时间小于48小时的精液样本（实验组），以及另外227名男性禁欲时间长达48小时至7天的精液样本（对照组）。
他们发现，由实验组精子孕育后代的临床妊娠率和持续妊娠率都会更高，分别为54.4%和46.0%，而对照组仅为44.9%和35.7%。其中，临床妊娠率指的是胎儿在母亲子宫内着床并存活的比例，而持续妊娠率指的是胎儿度过早孕期高风险期的比例。
由此可见，男性在体外受精（IVF）前，将释放精子前的禁欲时间缩短48小时内，有利于实验人员挑选出更高质量的精子样本，或可以提高成功孕育后代的几率。
定期释放，防止变质
根据《英国皇家学会会刊B：生物科学》论文的发现，不仅是人类男性，在其他动物中也存在由储精导致的精子总体质量下降的现象。
相比于雄性，雌性储精对精子质量的影响甚至会更严重，精子的活力、速度、形态、受精成功率和胚胎质量都会受到影响。这些发现都证实了减数分裂后精子衰老，在动物界是一个很普遍的现象。
精子的衰老与它们的细胞特征密切相关。作为动物体内最精简的细胞之一，精子在形成时，与DNA结合的组蛋白会被体积更小的鱼精蛋白所取代，DNA的折叠度会进一步增加。精子还会失去大部分的细胞质和很多不需要的细胞器。通过减负，它们可以有效“塑形”，进而能快速游动。
这项新论文的作者认为，精子缺乏细胞质（其中含有抗氧化剂和参与DNA修复的分子）、代谢活性高，以及糖原等能量储备有限，很可能导致了精子的DNA 损伤、氧化应激和能量储备损失，从而导致了PMSS。
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虽然精子“贬值”的趋势就像人体衰老一样不可阻挡，但一些动物也找到了一些延缓精子衰老的方法。研究人员发现，雄性可能更擅长短期存储精子，它们产生的精液含有蛋白质和抗氧化剂，可以在储存过程中与精子混合，延长储存精子的寿命。在脊椎动物中，精子的保质期通常是几天，而节肢动物、蝙蝠和两栖动物可以达到数周——之后精子会被重新吸收或射出。
相比之下，很多雌性鸟类和昆虫可以储存精子数周，而雌性蝙蝠和爬行动物将精子存储数个月的时间。一些昆虫种群中的蜂后会更加夸张，可以储精长达数年。研究发现，这些雌性为了长时间储精，演化出了高度特化的精子储存部位或者器官。这些部位可以延缓精子活化和获能，还会分泌抗氧化剂，对抗活性氧并稳定精子的细胞膜，以及抑制机体的免疫监视，防止免疫细胞杀死精子。
“这些现象很可能反映出了一些雌性特异性的适应性演化，例如它们会通过专门的储存器产生抗氧化物质，帮助精子的存活，还会分泌一些生殖液滋养精子。”论文的合著者、牛津大学生物学系的Irem Sepil博士说，“这些发现或许可以为未来通过仿生技术改善人工精子储存，提供一些潜在的途径。”
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不过，精子已经足够衰老之后，除了回收和免疫清除，一些雄性和雌性也会自发地排出衰老的精子，防止衰老精子积累影响后代的质量。一些推测认为，雄性自慰行为的演化或许正是为了让它们可以自发地排出衰老的精子。由此可见，在雄性中，持续规律地排出精子，都能提高精子的整体质量，防止它们“变质”。
在存储的精子中，雌性似乎也会优先选择较年轻的精子，与卵子受精。而当储存的精子积累了高水平的氧化应激时，雌性也会通过再次交配，获得更加新的鲜精子。
精子持续不断地因衰老而被浪费，无疑是生物界伟大的有性生殖的重大代价之一，但正是这种方式才孕育出无数足够健康强大，能经受数十年环境波动的动物。
