細胞與生殖

在施萊登和施旺的細胞學說得到普遍認可之后，病理學家魯道夫·菲爾紹（Rudolf Virchow）給他們的理論補充了一條重要的普適原則：除了所有的生物都是由細胞組成的之外，細胞本身也來自已經存在的細胞。我們已經說過，生長是細胞吸收營養、合成自身成分的自然結果，隨著細胞體積的增大，直至兩倍于最初的大小時，它們就會一分為二。這種被稱為細胞分裂的過程也是最簡單的生殖方式。這種繁殖手段在原生動物和酵母中尤為常見，而多細胞生物體內的每個細胞，例如我們的體細胞也采用同樣的方式進行增殖。雖然也有一些類型的細胞會逐漸變得功能專精并失去繼續分裂的能力，但許多其他種類的細胞（如位于皮膚、肝臟和腸道表皮等地方的細胞）終其一生都在經歷不斷耗損又不斷被新生細胞替代的循環。事實上，在你讀這段文字的時候，你的身體正在以每秒兩百萬個的速率清除衰老的紅細胞，同時，骨髓中的細胞也在生長、分裂，并以幾乎相同的速率在彌補這些耗損。

所有的生物，但凡是由細胞構成的，均來自先前存在的生物。認為生物來源于非生命物質的自然發生學說早在19世紀就被人們拋棄了，給它當頭棒喝的正是路易·巴斯德（Louis Pasteur）的實驗。那么，有性生殖到底是怎么回事呢？雖然這個問題的答案對今天的我們來說顯而易見，但是這些知識其實是科學家們數個世紀持續觀察和試驗的成果。正如我們在第2章所說的，顯微鏡的發明讓人們看到了精液中的精子，而后來，人們終于看到了由卵巢排出的卵子。

曾在很長的一段時間內，科學家們都相信“先成論”（preformation），這種理論認為生殖細胞內含有一個完全成熟的個體的復制，而所謂的胚胎發育只是這個完整個體尺寸的增長。直到1759年，卡斯帕·弗里德里西·沃爾夫（Caspar Friedrich Wolff）用顯微鏡觀察到了以“漸成”（epigenesis）方式發育的雞胚胎。“漸成”的意思是指胚胎每個部分的生長和發育都是從無到有、循序漸進的。發育的起點是精子對卵子完成受精，兩者形成合子（見圖5-1）。生物體的器官和不同的部分均由體細胞構成，例如肌肉細胞、骨細胞和肝細胞；與此不同的是，配子起源于某些特殊的生殖細胞，而后者只存在于卵巢和睪丸內。現存的生命都可以追本溯源至從前的細胞，生命的星火傳遞在代與代之間生生不息，而它的源頭則是上古時期所有物種的某個共同的祖先。

圖5-1 受精示意圖

這張照片展示了受精發生時，一顆被眾多精子包圍的卵子。