与精子的数量不同，我们对精子的尺寸和形状是如何进化的知之甚少。我们唯一知道的就是，那些卵子在雌性体外受精的种群，精子在体积上是越来越小、在形态上是越来越简单的。
首先我们来说说精子的形态。一般说来，精子看起来像个小蝌蚪，有着大大的脑袋和一条会摆动的尾巴。但在许多物种中，精子的形态并不是一成不变的，其中最常见的是精子对（tandemsperm）——精子总是结伴而行，如美洲负鼠（美洲负鼠，英文名字为Americanopossum。）、水生甲虫（水生甲虫，英文名字为waterbeetle，也叫龙虱。）、千足虫（千足虫，英文名字为millipede，也叫马陆。）、家衣鱼（家衣鱼，英文名字为firebrate，一种与西洋衣鱼有亲缘关系的小型无翅昆虫，住在炉边或灶边等建筑物的温暖地带。）以及某些海蛇的精子。此外，钩状精子也很常见，如考拉、啮齿类动物和蟋蟀的精子都呈钩状。还有一种精子是呈扁平盘状的小昆虫，叫原尾虫（原尾虫，英文名字为protura。），他们可以说是世界上最早玩飞碟游戏的生物。小龙虾（小龙虾，英文名字为crayfish，也叫螯虾。）的精子像凯瑟琳饼干。
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一些生活在陆地上的蜗牛的精子则呈螺旋形。一些白蚁的精子看起来毛茸茸的，因为一个精子有100条尾巴。蛔虫的精子，形状会变来变去，而且不会游，只会爬。除了以上这些类型的精子，还有些动物是直接射出精子包囊（精子包囊也叫精包，是某些雄性无脊椎动物或低级脊椎动物射出的、直接进入雌性生殖系统中的精子囊或紧密的精子团。），比如说大章鱼，在经过漫长的交配之后，雄章鱼会把像巨型炸弹一样的精子包囊交给雌章鱼。这个精子包囊有1米长，里面装有100亿个精子，在进入雌章鱼的生殖道之后就会破裂。
既然不同的动物种群独立进化出各种形态的精子，那么精子的形态必然给他们在某些方面带来了好处。比如说钩状精子，可能有助于精子一步步沿着生殖道前进——但据我所知，这种假设从来没有被证实过。至于其他形态究竟会带来什么好处，我不知道，随你猜吧。但我们可以肯定，精子的外形和雌性动物混乱的性关系扯不上任何关系。
但是，精子的大小却与雌性动物糜烂的生活大有关系。对于蛔虫来说，大个的精子使卵子受精的可能性更高，显然这是因为大个的精子爬行的速度比个头小的精子更快，被其他的精子挤到一边的可能性更小。相似的情形还发生在农业害虫刺足根螨（刺足根螨，英文名字为bulbmite，拉丁文学名为Rhizoglyphusrobini，也叫唐菖蒲根螨。）身上，产生大精子的雄性刺足根螨与那些产生小精子的雄性刺足根螨相比，可以使更多的卵子受精。的确，通常的情形是，如果雌性乱交，雄性不仅仅是产生更多的精子，而且产生更大的精子。鱼和熊掌不可兼得，有时候产生更大的精子必定意味着在精子数量上的减少。在绝大多数动物种群中，追求精子数量的压力抑制了增大精子体积的潜力。
在少数动物种群中，为了产生巨型精子，而明显减少了精子的数目。巨型精子荣誉堂的成员散布在不同的动物种群中。尽管你们二裂果蝇是目前的冠军，但在过去的几百年中，拥有冠军头衔的分别是羽翼甲虫（羽翼甲虫，英文名字为featherwingbeetles。）、松藻虫（松藻虫，英文名字为backswimmingbeetles。）、甲胄虾（甲胄虾，英文名字为ostracods，属介形亚纲的任一种体小的、主要生活于淡水中的甲壳纲动物，长有一对硬壳。看起来像四季豆，但长有脚。）、扁虱（扁虱，英文名字为tick，也叫蜱。）、澳洲蜗牛（澳洲蜗牛，英文名字为Australianlandsnail，拉丁文学名为Hedleyellafalconeri。）、锦蛙（锦蛙，英文名字为painter’sfrog，拉丁文学名为Discoglossuspictus。）以及许多其他的果蝇。顺便提一句，据说甲胄虾的精子还会互相打斗，直到把对方打成碎片——但据我所知，这一传闻从来没有在实验观察中得到证实。
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不幸的是，生物学家面对巨型精子，除了目瞪口呆，还没有进行什么研究，所以对于为什么有些动物能产生出庞大的生殖细胞，我没有太多可以告诉你的。但是，我们已经了解到，大型的精子和大型的卵子之间并没有什么联系，尽管这两者曾经被认为存在着某种联系。人们对卵子的研究远不如对精子的研究丰富（在受精行为发生在体内的种群中，精子比卵子更容易被观察），但其他的果蝇会产生比你们二裂果蝇更大的卵子和更小的精子。另外一个观点认为，巨型精子是雄性给雌性的礼物，为她们的卵子提供了营养。但在许多产生巨型精子的种群中，巨型精子只有一小部分进入了卵子，所以这个说法我认为也不太可信。也许，巨型精子是用来堵塞雌性的生殖道的，从而起到贞操带的作用。羽翼甲虫似乎就是如此：雄性排出的巨大精子将雌性的生殖道完全堵住了，从而有效地阻止了其他雄性的精子进入生殖道。但是对甲胄虾而言，巨型精子则完全起不到这种类似于贞操带的作用：雌虾有一套怪异的精子储备系统，当精子进入雌性体内后，被贮存在一个不能直接通往卵巢的地方。要想使卵子受精，精子必须离开等候室，在雌虾身体的外面旅行一段距离，才能到达存放卵子的地方。在与你旗鼓相当的竞争者红眼果蝇（红眼果蝇，拉丁文学名为Drosophilahydei。）（精子长23毫米）中，雌果蝇不仅反复交配，而且还把她获得的精子混合在一起。因此，如果她一天之内和几个雄性交配的话，那么每个雄性都拥有均等的让卵子受精的几率。
尽管如此，大型精子的产生一定有其原因。科学家发现产生大型精子的代价实在太高了。你的表亲黑腹果蝇（黑腹果蝇，拉丁文学名为Drosophilamelanogaster。）（精子的长度是1。91毫米）在破蛹而出之后的几个小时后就可以开始交配，而你必须等待至少17天——在这段时间内你会发育出巨大的睾丸。但有失必有得，如果你能熬过这段麻烦期，你就可以存活6个月，这对果蝇来说已经是高寿了，所以在失去童贞之前等上17天算不上什么磨难。你的另一位表亲冠状红眼果蝇（冠状红眼果蝇，拉丁文学名为Drosophilapachea。）（精子的长度是16。53毫米），雄性在成年期过了一半之后才开始交配。这里是一些你听来会心理平衡一些的事情：在绝大多数雄性动物需要千军万马的精子队伍时，你只要几个优质精子就可以搞定。
亲爱的塔蒂阿娜博士：
我是一只愤怒不已的黑腹果蝇。当我还是一条蛆的时候，我就听说精子多得很，来得容易，用起来也不心痛。所以在进入成熟期之后，通过不计后果的放纵，我消耗了很多精子。可我被骗了：作为一只成年果蝇，我的生命才走完一半，但我的精子已经被我消耗殆尽，没有姑娘愿意接近我了。我能控告谁呢？
第一部分 让我们开战吧！ 第二章 代价是惊人的（6）
一只无精可用的果蝇
来自伦敦
我们的朋友贝特曼要对此负有相当的责任。“精子很廉价”是他的思想之一。但这是伦敦城里最荒诞不经的说法。尽管我对于你被误导深感难过，但我还是忍不住幸灾乐祸，你们可是贝特曼用来证明他理论的试验生物呀，没想到你们也会碰到这个问题！
概括说来，贝特曼认为，由于制造一个精子的成本比制造一个卵子的成本要低，所以对于雄性生物和雌性生物来说，生殖的限制因素是不同的。他说，限制雌性生物生殖的因素是卵子的产量，而雄性生殖的限制因素则是被他勾引的雌性的数量。根据这种观点，无论是出于什么目的和意图，精子都是无限的，每个卵子都有足够的受精机会。
但在大多数情况下，实际情况并非如此。在海洋生物中，从海绵到海胆，雌雄之间并不需要幽会，雄性生物只需直接把精子排在水中即可。有些物种中的雌性也会把卵子排在水中。这就是说，精子在和卵子相遇之前，要经历一番磨难。在许多这样的物种中，雌性的卵子无法受精的比率非常高。难怪有些海绵在排精的时候，场面宛如维苏威火山（维苏威火山，位于意大利西南部，是欧洲大陆唯一在近一百年内喷发过的火山。）大爆发，烟雾射出两三米高，每次的持续时间从10分钟到半个小时不等。
在陆地上，植物也可能面临类似的处境。传粉者——就是扮演着媒婆角色的动物，比如蜜蜂——可能非常不可靠，他们经常吃掉花粉，而不是将其捎带给雌花，所以，植物生殖经常受限于他们所获得的花粉量。生长在森林中的一种叫做天南星（天南星，英文名字为Jack…in…the…pulpit，拉丁文学名为Arisaematriphyllum。）的花，如果是被科学家授粉的话，会产生比被苍蝇授粉多出10倍的种子。如此说来，就更别提那些指望洋流、风或者不可靠的使者来传递花粉的植物了。柠檬灯鱼（柠檬灯鱼，英文名字为lemontetra，拉丁文学名为Hyphessobryconpulchripinnis。）是一种生活在亚马逊河的小型鱼类，雌鱼在一天之内产生的卵子，雄鱼不能令其全部受精。等待受精的卵子越多，受精的成功率就越低，所以雄鱼很快就意识到，与其勾引更多的雌鱼，还不如把精力用在产生更多的精子上。所以，雌性柠檬灯鱼更青睐没有对其他雌鱼喷过精的雄鱼，就毫不奇怪了。蓝头濑鱼（蓝头濑鱼，英文名字为blueheadwrasse，拉丁文学名为Thalassomabifasciatum，也叫双带叶鲷。）生活在大西洋的珊瑚礁中，体积最大的雄鱼非常吝惜他们的精子，每次射精都严格控制，结果射精量可能低于使雌鱼达到最高生殖成就所需要的数量。
第一部分 让我们开战吧！ 第二章 代价是惊人的（7）
当然，麻烦之处就在于绝大多数的雄鱼不会为每一个卵子产生一个精子。他们为了一个卵子产生数百、数千甚至数百万个精子。这成本可不便宜。雄性的束带蛇（束带蛇，英文名字为gartersnake，拉丁文学名为Thamnophisradix，束带蛇属有纵向条纹的无毒蛇，产于北美和中美。）在交配之后需要休息24个小时（平心而论，他们的性爱极其激烈）。斑胸草雀（斑胸草雀，英文名字为zebrafinch，拉丁文学名为Taeniopygiaguttata，产于澳大利亚，文鸟属，有黑白条纹，俗称斑马鸟、锦花鸟。）是一种有着黑白条纹的小鸟，雄性斑胸草雀在3个小时内可以交配3次，用尽自己所有的精子，然后再用5天的时间来填满库存。雄性青蟹（青蟹，英文名字为bluecrab，拉丁文学名为Callinectessapidus。）甚至需要15天的时间才能让“子弹”重新上膛。据悉，公羊的存精量可满足95次射精的需要（通常人类的存精量可以满足1。5次射精的需要），但用不了多久，他的精子量就会直线下降。在经过6天的连续交配之后，公羊每次射出的精液中的精子数目从100亿个下降到不足5000万个——这个数字低于使母羊怀孕所需要的精子数量。有些蛇在交尾之后会形容枯槁。蝰蛇（蝰蛇，英文名字为adder，拉丁文学名为Viperaberus。）是一种生活在欧洲的毒蛇，在交配期开始之后，他们的体重会直线下降，哪怕他们什么也不做，只是躺在太阳下生产精子。这种行为需要耗费很多的卡路里。
有充分的证据表明雌雄同体的动物的精子是有限的。雌雄同体的动物就是那些既是雄性，也是雌性的动物，比如我们在生活中常见的蛞蝓（蛞蝓，英文名字为gardenslug，俗称鼻涕虫。）和蜗牛。根据精子是无限的理论，雌雄同体的动物应该先用完卵子，然后才是精子，如果给他们一个机会，他们应该更喜欢雄性的角色，而不是雌性。但在许多雌雄同体的种群中，生物学家发现情况并非如此。
以线虫（线虫，拉丁文学名为Caenorhabditiselegans。）为例，这是一种深受遗传学家喜爱的透明、微小的圆虫。线虫与绝大多数雌雄同体动物的不同之处就在于，他同时拥有两种性别：雌雄同体和雄性。一般雌雄同体的动物有两种交配方式：一种是双边的交配——就是双方同时为对方授精；另外一种是单边交配——也就是说在一次交配中，一方扮演雄性的角色，而另一方扮演雌性的角色。雌雄同体的线虫无法彼此交配，却能产�
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