Организм каждого животного запрограммирован на то, чтобы передавать гены. Некоторые особи приспособлены к этому лучше, чем другие, но у всех нас есть обязательная программа, поощряющая нас тратить энергию на поиск партнера и взращивание отпрыска. Теоретики эволюции называют это «репродуктивными усилиями» – это тот уровень энергии, который каждый из нас отводит на поиск партнера, секс и заботу о потомстве. Предполагается, что каждый пол направляет свои репродуктивные усилия по-разному. Женщины, которых природа создала для беременности и, в качестве млекопитающих, на вскармливание детенышей, предположительно тратят большее количество репродуктивных усилий не на поиск партнера, а на заботу о детях. Мужчины, наоборот, в основном созданы природой, чтобы направить большую часть первоначальных усилий на поиск партнерши, а не на заботу о детенышах, хотя человеческие мужские особи находятся под некоторым давлением, заставляющим их также тратить силы на потомство. Для мужчин поиск партнерши – это азартная игра, в которой сперматозоиды, эти крошечные подвижные половые клетки – это возобновляемые колоды карт, с которыми они вступают в игру с шансом на размножение.

Раньше философы и природоведы считали, что в головке каждого сперматозоида содержится точная копия целого человека, гомункулуса, или крошечного человечка. В конце XIX века биологи при использовании светового микроскопа обнаружили, что головка сперматозоида полностью состоит из нуклеопротеина, мужского генома. К началу XX века, исследуя живые существа, у которых оплодотворение происходит вне тела, например рыб, ученые поняли основные свойства и роль сперматозоидов в зачатии. Ученые также заметили, что сперматозоиды, по всей видимости, остаются активными на протяжении многих часов, если держать их при постоянной низкой температуре. Вскоре после этого сперматозоиды начали путешествовать. Первая запись об искусственном оплодотворении относится к началу XX века, а произошло оно между польской овцой и английским бараном, в результате чего получился англо-польский ягненок. Искусственное оплодотворение и селекция домашних животных шагнули вперед с изобретением искусственного влагалища в начале XX века; заводчики животных теперь могли управлять эволюцией своих стад, сами выбирая своим питомцам партнеров и производя их оплодотворение. Та же технология используется сегодня и у людей, когда бесплодные пары оставляют в стороне секс и прибегают к оплодотворению в пробирке, в процессе которого яйцеклетка и сперматозоиды соединяются в чашке Петри, а затем помещаются в матку, или когда женщина зачинает с использованием донорских сперматозоидов из банка спермы. Новые технологии помогают даже разделить сперму на X- и Y-хромосомные сперматозоиды, чтобы повысить шанс пары иметь ребенка определенного пола. И все это – чтобы управлять маленькими клетками, постоянно преумножающимися у мужских особей любого вида даже в этот самый момент.

У яичек есть три функции. Они производят сперматозоиды, несут ответственность за выработку практически всего мужского тестостерона и выделяют первичную жидкость – плазму – для развития сперматозоидов. Около 30 % яичек занимают клетки Лейдига, производящие 10 миллиграммов тестостерона ежедневно. Этот тестостерон, как я упоминала ранее, по большей части связан с протеином, но некоторое его количество свободно плавает в кровотоке. По-видимому, он влияет на все аспекты того, что мы считаем «мужественностью», особенно на появление вторичных половых признаков, например растительности на лице. Он также влияет на дополнительные мужские репродуктивные органы, такие как простата и куперовы железы. И он особенно важен для запуска сперматогенеза – производства сперматозоидов, которое начинается в подростковом возрасте и продолжается всю жизнь мужчины.

У каждого вида животных сперматозоиды настолько отличаются формой и размером, что специалисты по репродуктивной биологии могут использовать эти различия, чтобы составлять таксономические схемы. Человеческий сперматозоид имеет размер 58,4 микрона в длину; он состоит из головки, в которой находится половинный комплект ДНК (для того, чтобы он объединился с яйцеклеткой, у которой тоже половина необходимого количества хромосом), средней части и подвижного хвостика. Производство сперматозоидов начинается в подростковом возрасте и в итоге достигает 500 миллионов сперматозоидов в день. Характеристиками сперматозоидов, влияющими на зачатие, являются не только их общее число в эякуляте, но и их подвижность и морфология. Под морфологией понимается форма головки и хвостика; очевидно, что деформированные сперматозоиды не уплывут так далеко, как нормальные, и не смогут проникнуть в яйцеклетку. Подвижность сперматозоидов, а не их количество, позволяют точнее предположить их способность к оплодотворению; у мужчины с небольшим количеством быстро двигающихся сперматозоидов способность к оплодотворению выше, чем у мужчины с миллионами медленных.

Внутри яичек находится большое количество трубок, называемых семеносными канальцами, ширина которых составляет 0,4 миллиметра. Эти канальцы оканчиваются в сети яичек – области, служащей в качестве стартовой платформы для сперматозоидов на выходе из яичек. В слоях семенных канальцев два типа клеток: поддерживающие клетки, называемые клетками Сертоли, и физически активная группа зародышевых клеток, которые преумножаются и делятся, становясь в итоге сперматозоидами.

Сперматогенез, или деление зародышевых клеток на действующие сперматозоиды, начинается, когда эти клетки делятся на две дочерние. Результатом являются две клетки с полным набором хромосом, как если бы клетки кожи или крови удвоились, а затем разделились. Эти две клетки делятся еще раз, разделяя полный набор своих хромосом на две равные половины. В результате получается четыре сперматозоида, содержащих половину нормального количества хромосом, включая те, что определят пол человека. Именно здесь определяется пол будущего отпрыска. У изначальной зародышевой клетки, естественно, есть и X- и Y-хромосомы. В первую очередь удваиваются эти X- и Y-хромосомы. Но когда эти две дочерние клетки делятся на четыре части, X- и Y-хромосомы остаются в получившихся клетках поодиночке. Из изначальной зародышевой клетки получается четыре сперматозоида: два с определяющей женский пол X-хромосомой и два с определяющей мужской пол Y-хромосомой. Когда один из этих сперматозоидов в конце концов объединяется с женской яйцеклеткой, которая всегда содержит X-хромосому, пол ребенка определен: если с яйцеклеткой объединяется сперматозоид с X-хромосомой, зачинается ребенок женского пола, а если сперматозоид с Y-хромосомой, то эмбрион имеет мужской пол. Другими словами, сперматозоиды мужчины, а не яйцеклетки женщины определяют пол ребенка.

То, что сперматозоиды производятся непрерывно, не значит, что это быстрый процесс. Процесс превращения зародышевой клетки в сперматозоиды в яичках занимает около двух месяцев, а перед сперматозоидами лежит еще долгая дорога. Но, по крайней мере, в путь они отправляются не в одиночестве. Обычно группы зародышевых клеток начинают делиться скоординированно, в результате чего получается группа незрелых сперматозоидов. Эти клетки выглядят как обычные сперматозоиды, но по сути они неподвижны и не могут сами выбраться из яичек. Вместо этого волнообразное движение внутри семенных канальцев выталкивает их через сеть яичка, и в итоге они попадают в эпидидимис, где созревают, перемещаются в семявыносящие протоки, а затем ждут оргазма и эякуляции.

Специалисты по репродуктивной физиологии сходятся в одном важном мнении: никто до конца не знает, что происходит со сперматозоидами в женских репродуктивных путях. Первая неудача для человеческих сперматозоидов состоит в том, что они сперва попадают во влагалище, а не напрямую в матку, как это происходит у лошадей, свиней и коров. После эякуляции сперма образует свернувшуюся пробку, останавливающую действие сперматозоидов, пока она не расплавится. Освободившись из растаявшей пробки, пробудившиеся и готовые плыть сперматозоиды сперва должны справиться с препятствием в виде слизи шейки матки, нависающей над отверстием в матку как жидкий занавес. Большую часть времени шеечная слизь состоит из мукопротеинов, не дающих сперматозоидам проникнуть в матку; эякулят и все сперматозоиды обычно вытекают наружу, когда женщина встает. Но под влиянием эстрогена в течение недели, окружающей овуляцию, шеечная слизь становится более растяжимой, более вязкой и более дружелюбной к плывущим сперматозоидам (см. главу третью). При правильных условиях сперматозоиды проходят через шейку и входят в матку через несколько минут после эякуляции. Шеечная слизь в это время также является вспомогательным средством, предоставляя поддержку, продвигающую сперматозоиды в матку в течение нескольких часов или дней.

На данном этапе сперматозоиды подвергаются процессу, который называется капацитация. Головка сперматозоида покрыта акросомной шапкой, которая смывается по мере того, как он двигается по женским путям. На манер того, как мы снимаем шапку входя в дом, этот процесс по сути готовит сперматозоид к тому, чтобы войти в яйцеклетку. Но прежде сперматозоид должен проплыть к месту крепления фаллопиевых труб, куда его подталкивают колышущиеся «реснички» эндометрия и небольшие сокращения стенок матки. В каком-то смысле атмосфера в матке недружелюбна к сперматозоидам. Она имеет кислотный характер и полна закутков и расселин, мешающих сперматозоидам приблизиться к яйцеклетке. Хотя в шейку матки может попасть до 250 миллионов сперматозоидов, менее 200 из них избегают застревания в шеечной слизи или закутках матки и оказываются в фаллопиевых трубах. Некоторые достигают их за 30 минут с момента выхода из пениса, тогда как другие добираются туда дни спустя. Но у них есть потенциал для выживания. Движущиеся сперматозоиды находили в женских половых путях даже спустя 8 дней после секса, хотя никто не знает, может ли сперматозоид найти дорогу к яйцеклетке в таком преклонном для клетки возрасте.

С точки зрения эволюции, сперматозоиды – это мобильные пакеты с ДНК, переносящие гены в следующие поколения. Но для мужчины – или женщины, раз на то пошло, – сперматозоиды – это невидимые существа, которые предположительно содержатся в молочного цвета жидкости, появляющейся в процессе секса. Вообще-то эти две точки зрения не противоречат друг другу. Сперматозоиды по сути используют оргазм и эякуляцию, чтобы получить доступ в женские половые пути. Без оргазма и эякуляции не произошло бы попадания туда спермы, поэтому сперматозоиды тесно вовлечены в брачные игры мужчин и женщин.

Вопрос, почему у мужчин вырабатывается такое большое количество сперматозоидов, представляет собой некоторую загадку. Возможно, они должны поступать в больших количествах просто потому, что на их пути так много препятствий. Если в начале их несколько миллионов, то после путешествия по лабиринту женских половых путей только несколько сотен из них доберется до цели. Или, возможно, производственная линия создает так много лишних сперматозоидов, чтобы получилось хоть какое-то количество качественных. Если половина сперматозоидов будет без головки или с двумя хвостиками, лучше производить с запасом. И наконец, может статься, что в результате эволюции у самцов развилась потребность вырабатывать большое количество сперматозоидов, чтобы победить в конкурентной борьбе за зачатие. Если самка вступает в отношения с более чем одним самцом, самец сталкивается с вероятностью, что спаривание для него прошло даром. Но если же его сперматозоиды лучше, их больше и они сильнее, чем у других, он может прийти первым в гонке к яйцеклетке. Каждый сперматозоид, таким образом, представляет собой лотерейный билет с порядковым номером на хвостике. Учитывая закон вероятности, если у других тоже есть лотерейные билеты, тот, у кого их больше, имеет более высокие шансы победить в игре зачатия. В любом случае сперматозоидов, или мужских половых клеток, точно всегда больше, чем женских половых клеток, или яйцеклеток. Но это не значит, что сперматозоиды всегда доступны, всегда хороши для зачатия или свободны. Биолог Дональд Дьюсбери первым оценил стоимость производства сперматозоидов. По его замечанию, хотя мужчины и производят больше половых клеток, чем женщины, но они не выпускают сперматозоиды по одному. Наоборот, для мужчины совокупление включает в себя выброс нескольких миллионов сперматозоидов за раз, и у этого количества есть своя цена. Для поддержания производственной линии в рабочем и должном состоянии требуется энергия. Никто не знает точно, какое количество энергии требуется для производства сперматозоидов, но это включает в себя потребление калорий на деление клеток, выработку семенной жидкости и движение сперматозоидов через репродуктивные пути мужчины. Кроме того, каждое семяизвержение уникально; оно отличается от других по количеству и качеству сперматозоидов для каждого мужчины на протяжении жизни. Поэтому сравнивать нужно не сперматозоид и яйцеклетку, а эякулят и яйцеклетку. В этом случае женщинам приходится легче, потому что у них созревает только одна клетка за раз и через длительные интервалы времени, тогда как у мужчин производство идет непрерывно. Хотя у каждого сперматозоида теоретически есть потенциал для оплодотворения, многие погибают в процессе. Более важно с точки зрения цены в этом уравнении то, что мужчина может поставлять лишь определенное количество этих пакетов ежедневно. Для всех мужчин есть определенное время, необходимое после эякуляции, прежде чем будет собрана новая порция сперматозоидов. Другими словами, ни у одного мужчины нет неограниченного запаса сперматозоидов или способности к спариванию и обязательной поставке спермы.

По всей видимости, сравнение количества сперматозоидов мужчины с количеством сперматозоидов других видов идет не в его пользу; оно практически один в один соотносится с гориллами, но блекнет в сравнении с шимпанзе. У больших животных обычно большие яички; у человекообразных обезьян, например, они больше, чем у всех остальных; у людей они тоже относительно велики. В общем и целом, чем больше яички, тем выше количество сперматозоидов, которое приходится на каждую эякуляцию. Это просто вопрос большего количества ткани яичек и большей массы клеток для сперматогенеза. Но кроме этого важно соотношение размера яичек с массой тела. У человеческих существ размер яичек составляет 0,08 % от общей массы тела; у наших ближайших родственников – шимпанзе яички составляют 0,3 % от массы тела – примерно в 4 раза больше. И у шимпанзе, и у горилл плотность сперматозоидов в каждом эякуляте выше, чем у человека. Ежедневное количество производимых сперматозоидов, если основываться на среднем весе яичек в 42 г и том, сколько сперматозоидов может выработать такое количество ткани, по разным оценкам, составляет в среднем 185 миллионов. У большинства мужчин при эякуляции выделяется 3 миллилитра спермы, содержащей от 150 до 360 миллионов сперматозоидов. Около 40 % этих сперматозоидов неполноценны и не могут успешно продвигаться по женским репродуктивным путям или успешно справиться с оплодотворением. И если у мужчины несколько дней не происходила эякуляция, это не значит, что у него большие запасы готовой к использованию спермы. Некоторое количество сперматозоидов хранится не в яичках, а в эпидидимисе и семявыносящих протоках – около 225 миллионов, то есть приблизительно то же количество, которое в среднем необходимо для одной эякуляции. Другими словами, у среднестатистического мужчины в запасе есть приблизительно одна эякуляция. Сравните это с самцом домашней овцы, у которого наготове 45 пакетов. Увеличение темпов производства не поможет. Если количество сперматозоидов превышает необходимое, остальные просто всасываются организмом обратно, а их место обычно занимают новые половые клетки. Другие животные, включая большое количество приматов, ежедневно производят, хранят в репродуктивных путях и выбрасывают при каждой эякуляции больше сперматозоидов, чем люди.

Например, среднее количество сперматозоидов в мужском эякуляте – 60 миллионов на миллилитр спермы; для сравнения скажу, что у макак-резусов это количество составляет 1 миллиард на миллилитр. Яички обезьян производят сперматозоиды с интенсивностью в 6 раз большей, чем яички человека. Значит, если у мужчины при каждом сексе в среднем при эякуляции выделяется 185 миллионов сперматозоидов, более одного оргазма в день подорвет запасы сперматозоидов, а последующие эякуляции будут содержать меньшее количество сперматозоидов. На самом деле количество сперматозоидов у мужчины падает на 72 %, если эякуляция у него происходит чаще, чем один раз в день, а секс чаще, чем 3,5 раза в неделю, значительно уменьшает общее количество запасов сперматозоидов. Неизвестно, однако, сокращает ли это способность мужчины оплодотворить созревшую яйцеклетку.

Эта сравнительная информация о сперматозоидах важна, потому что она кое-что сообщает нам о нашей природной системе половых отношений. Теоретики считают, что взаимосвязь довольно прямолинейна: когда мужские особи сталкиваются с возможностью поставлять сперму параллельно с другими самцами, они производят большое количество сперматозоидов, чтобы оставить конкурентов позади. И цифры подтверждают это. Многие исследователи собирали информацию о количестве сперматозоидов и замерах их качества, таких как подвижность и средний процент дефектных сперматозоидов, в отряде приматов и соотносили эти цифры с характерными для данного вида отличительными чертами половых отношений с мужской точки зрения. У самцов, вступающих в половые отношения внутри системы, включающей в себя других самцов, то есть группы с несколькими самцами, такой как бабуины, шимпанзе и макаки, яички больше и выбрасывают качественные и очень подвижные сперматозоиды. Но когда самцы вступают в половые отношения с одной самкой внутри моногамной системы, как, например, гиббоны, или с несколькими самками в своем собственном гареме, как гориллы, количество и качество сперматозоидов низки. Эти цифры важны, потому что сперматозоиды отражают тактику брачных отношений, развившуюся у самцов и самок. Самки вступают в половые отношения определенным образом, потому что для зачатия им нужны сперматозоиды. Но самки могут также в качестве тактического приема возбудить конкуренцию между ищущими партнершу самцами. Мужские особи человека не отличаются от самцов животных – у них развились тактики половых отношений и схемы выработки сперматозоидов в зависимости от того, что делают самки. Если они сталкиваются с конкуренцией, у них выделяются большие количества сперматозоидов. Но без сильного давления конкуренции, они могут расслабиться и использовать энергию на что-то еще. Поскольку количество и запасы сперматозоидов у мужчин малы и им требуется долгое время, чтобы «перезарядить» свои запасы, а также поскольку качество спермы не очень высоко, мужчины, очевидно, не находятся под сильным давлением естественного отбора, чтобы соревноваться со сперматозоидами других мужчин, которые могут оказаться в женщине. Основываясь на общем сравнительном количестве сперматозоидов у приматов, можно предположить, что человеческие мужские особи относятся к виду с низким уровнем сексуальной активности, которому с точки зрения размножения не угрожают другие самцы. Возможно, так и есть.