探究两性繁殖真相的漫长之路
2016-12-29
在17世纪到18世纪初期,在关于生命形成的“唯精”、“唯卵”之说争闹不休的时候,在生物学界中,有人发现了一条新的研究道路,一门新的科学,它对于生殖主题有直接的关系,这便是细胞学发现的细胞——17世纪中期(1665),英国物理学家胡克,在他亲自制造的显微镜之下,观察一薄片木栓质(即软木寒质),知道这是由许多小房似的小腔彼此胶接堆砌而成;他当时无以名之,便称之谓“小房”。中国人译作“细胞”。续后经过许多学者的研究,又阐明不但木栓质如此,所有动植物的身体都由这些小房,或小囊组合而成。到了19世纪初期,法国生物学家丢特罗舍已认识到各个细胞有独立自营的能力。不久,英国学者布郎在细胞内部,又发现到一粒圆形的小体,形如果子中之果核,遂名曰细胞核。数年后,丢查丹特别留心研究细胞内部的胶冻状物质;他以为这是表现生命的主体,特名之日“肉质”。浦尔金页继名之谓“原形质”,再经摩尔引用,便成定词了。后经什来顿和什凡等的精密的研究,再经翁革、纳该利、雷马克、微尔叔等的阐发和补充,细胞的研究就成为专门学科,且为近代生物学上基本的学科。
根据细胞学原理,一切生物不论体形大小,不论植物动物,都是由细胞构成。生物离不了细胞,所以有人说:细胞是生物的形态和生理的单位,这一单位形体极细小,非肉眼所能见。所以他的发现必须在显微镜发明以后,至少要放大四五百倍才能看见我们血中的血球和精虫及别类细胞。一毫米立方的血液中,能含血球400万以上。通常的人体中约有6万亿个细胞,其数之多,其体之小,可想而知了。生物的营养即是细胞的营养,生物的生长即是细胞的生长(或增生),生物的生殖即是细胞的生殖,生物的衰老即是细胞的衰老,生物的死亡即是细胞的死亡。这是19世纪上半期(1838—1839)诞生的一种新理论,名曰“细胞理论”。
知道了细胞的梗概,就应当言归正传了。我们首先要问:精虫是不是细胞?卵是不是细胞?
细胞理论的鼻祖什凡第一个拿卵和细胞相比较。后来许多学者只是继续这一理论,细细寻觅胎儿最初发育的出发点。他们的结论就是:一切胎儿身体上的细胞无不由最初那粒球形的小体渐次分裂而成,这粒小体便是卵或称卵细胞。
封·培尔所发现的兽卵(和人卵)也是一个细胞;在它的内部,科斯脱还发现到细胞核;发格纳还说核中另有一更小的小粒,此即核仁。只是这一细胞的身材比一般的细胞巨大些就是了。因为它的内部装有不少的干粮,供给来日胎儿的需要,这几乎是一切卵细胞的公有性。
德国科学家该利克用细胞学的方法,精研各类动物精虫的来历。他觉得精虫与精液是两件东西,它们的来历并不一样。有些动物只有精虫而无精液(如水螅)。他的结论就是精虫原由雄体精巢内部的母细胞,经过特殊的变化而后成功。这不是什么外来的寄生物,而的确是“精虫”——此名是1837年法国大动物专家居维埃的同事丢发内创造的。经过这次确切的研究以后,“精虫”的名称就正式成立了。
研究的新道路一经开辟,继续迈进,自较容易。
什准革一赛德尔和拉发来脱等人觉得精虫身体可分三部:头部、中节和尾部。后一学者并认定只有头部是由细胞核转变而来,其余各部皆属核外物质中的产物。这样一来,精虫来源的问题又算是有了相当的解决了。
总之,直到1870年左右,大家才开始认清一切的卵——不论是人卵、兽卵、鸟卵或蛙卵——统属细胞,这细胞内部多少装着一些养分,形圆体大,不能自由行动。这细胞受精后,经过分裂,全部物质分成更小的细胞,构成未来胎体。所以卵是建造胎儿的基石。至于精虫,它的身材非常细小,即连合几百万,有时还比不上卵的。它们细长如虫,有头有尾,能在液体中游动自如。这也是人所公认的了。
卵由母亲的卵巢中产出,精虫由父亲的精巢中形成。前者的身材比较后者确实大得可怕,它们的对比有如小皮球与绣花针。这一大一小的东西,怎样能够合作?怎样能够生产?男女交合,大家都知道是生产的必要条件;但在交合之后,精虫怎样能使卵起分裂?还是精虫向卵进攻,甚至进入卵内,为卵所并吞,先做了爱情的牺牲者?抑或它仍留在卵外,只以尖锐之头部叩刺卵体,使这笨大、愚拙的细胞受到外来的槌击,自己觉醒,自己分裂,自己起来建造后代的根基呢?倘使精虫入卵为生殖必要的条件,那么,它是否需要许多帮手,抑亦单枪匹马就能奏效呢?进去之后,又当怎样?它是全部溶化了,还是能够继续生存呢?
当时,对于此类问题最有造诣的学者要算该利克、赖爱赫和雷马克。他们都主张精虫不进入卵中,只是留在卵外,将其有益于生殖的效能传递给卵。这里的动作,有如发酵的动作。而发格纳则以为精虫必然进入卵中,他还向上列各学者提出质问:精虫若只有简单的发酵作用,父亲的性质如何能传给子体呢?
要想揭破受精的大谜,要想明白雌雄生殖细胞接合的真相,非但不能在人类上,而且不能在一切体内受精的动物上进行研究,因为这里一切的变化,在雌体内部实现,观察比较困难——尤其是开端的时候,应该选择比较容易的材料,作为初次研究的对象。
我们已经知道意大利生理学家斯巴兰萨尼先得到蛙类的好材料,做了人工授精的研究,阐明不少前人未知的真理,为生殖的难题开辟出新的蹊径。
德国的科学家赫泰维格不再以蛙卵为观察受精现象的材料,因为蛙卵颜色黯黑,卵质不透明,卵体又甚大,不适宜于生活时代的观察。他另外拣选卵体微小,卵质透明,使受精的现象得现于观察者的眼前。这样的材料终于被发现了。这是海边常见的一种无头无尾、身体遍装硬刺的小动物,这便是海胆。雌海胆有五条三角柱形的卵巢,色红,味美,海边居民常见此为食用。正所谓踏破铁鞋无寻处,得来全不费工夫!
在生产的时期(春夏二季),只要剖开雌雄个体,由雌体卵巢中取出一部分的卵球,由雄体精巢中也取一两滴精液,再使它们在海水中互相混合。此后只要有三四百倍的显微镜,便能看见一切两性结合的真相。看看赫泰维格的记述吧。
他说:精液与卵混合之后,即能在显微镜之下看到许多精虫,游到卵的四周;其中有一个先与卵的外膜相接触,该部卵膜立即发现一个乳头状小突起。精虫头部由此突进入卵中。接着卵外遂即发现一层外膜,名曰“受精膜”。别的精虫便无法陆续进入了。精虫入卵的部分通常只限于头部和中间节;尾巴只能留于卵膜之外,即成残物。这头部进到卵的原形质中,渐自吸收液体而膨胀其体积,不久变为一个细胞核。同时,在这头的四周又发现一个光芒四射的胶冻体,名曰“精虫星光”。待到20分钟之后,这精虫星光经过大大发展以后,开始退化。精虫的细胞核便渐渐与卵的细胞核互相贴接。不久完全合成一体。此时即发现两个成对的星光,作为第一次卵细胞分裂的向导。这个初由精虫和卵的细胞核合并成的合核,便成为胎体最初的细胞核;它在卵第一次分裂时也要分成两个,不久卵体便分割成两个细胞。第一次分裂以后,即有第二次、第三次……的分裂陆续发现。数小时后,便将原来的卵质,如同切西瓜似的,先纵,后横,切裂成许多小球;它们仍能胶集一处,成为最初的胎体。七八个钟头之后,这种的囊形的胎体便能离开卵膜,自己游动了。
这段记述虽极简单,但他的贡献乃是极大的。赫泰维格以为受精的主要动作就是精虫的细胞核和卵的细胞核的结合。一切生物的出发点,不但要有父母两个生殖细胞,而且更重要的,还要有两个均等的雌雄细胞核。这位大学者还根据他的新发现而解说道:不是精虫使卵受精(一般人都如此说),也不是卵使精虫受精,这是一种相互的动作。
无怪鼎鼎大名的赫克尔,他站在老师的地位(他是赫泰维格的先生),用锋利情趣的笔调写道:“有性生殖的最难解决的大谜,已由很简明的方法得到解决!灵魂界中妙不可言的爱情的难题,现在已由最实地的形式剖白无遗了。”
结论:
男女的结合,两性的生殖,是古今中外人士所最关切的。足足经过了200多年功夫,费了无限的精力,才得到解答,且是一个极简单明了的解答!
现在我们知道“唯卵”、“唯精”两种学说都有一部分的真理——但只有一部分的真理!因为胎儿的身体 是由父母两类生殖细胞互相结合而成。父母各需供给一部分有生机的物质;每个祖先都需供给他的生殖的因素。儿女是由父母合力而成。我们的身体的确有重复的来源:无论哪一器官,甚至无论哪一细胞和细胞核中,都含有一部分来自父亲,一部分来自母亲的物质。这是父母与子女间不可除抹不能分离的物理的关系。它的重要性远过于浮动的亲子间的情感。
(摘自新星出版社《蛋生人与人生蛋》作者:朱洗)