经过多年的研究，科学家已弄清了精子与卵子结合的基本过程，在电子显微镜下，卵子的外层被一层透明的薄膜（放射冠）保护着，像一个悬浮而漂亮的天体星球，卵子的这层外膜是精子进入卵子的第一道必须攻破的关卡。此时精子们把头钻到卵子的外壁上，尾巴不断拍打摆动，卵子随着精子尾部的运动缓慢地逆时针转动。精子则释放出一种叫“放射冠穿透酶”的物质，把卵子的外层（放射冠）破坏，再释放透明质酸酶，顶体蛋白酶，神经酰胺酶，才能真正与卵子结合。而最终与卵子结合的，只有一个最勇猛的精子捷足先登，其余的精子全部牺牲了。
关于精子与卵子的结合，最近科学家发现，卵子会发出一种特殊的芳香气味，而精子也具有捕捉卵子气味的能力，精子在微观环境中向卵子求爱方式是通过设法跟踪卵子的特殊芳香气味进行的。（这一惊人发现显示，研究人员可以通过采用某种气味诱导的方法，阻断精子捕捉卵子芳香气味的能力，进而发明男性避孕药，而这种药物几乎没有任何副作用产生。美国杜克大学研究人员正在试图寻找卵子发出的“香气”——一种或多种能吸引精子的化学引诱剂，并阻断精子与卵子的结合。）
动物的精子和卵子结合受孕发育成新的生命以繁衍后代，已经很明确。但是，进一步问，为什么精子和卵子结合会产生新的生命，则在科学上长期未决，迄今仍是个谜，为此，科学家正在研究。2000年8月，英国《自然》杂志报道，美国斯坦福大学的一个研究小组初步揭开了这个谜底，他们认为精子头部的一氧化氮（NO）气体是导致受精卵分化发育的主导因素。实验发现，在受精过程开始的前几秒内，精子头部存在一种称为一氧化氮酶的蛋白质便被激活，从而导致精子细胞大量产生一氧化氮气体，这些气体都集中在精子的头部，一旦精子进入卵细胞，一氧化氮气体便从精子头部喷射出来，大量的一氧化氮气体促使卵细胞内钙离子浓度提高，高浓度的钙离子又反过来激活一氧化氮酶，于是一氧化氮气体又大量喷出，如此相互促进互为因果，钙离子不断积累，最终引起受精卵分化和分裂，原始的小生命就这样诞生。
上述实验是在海洋无脊椎动物——海胆的精卵细胞上进行的。因为要保证受精卵的成活率，必须选用对周围环境要求不高的动物——海胆（浑身长刺，通体紫色）。而该实验已经成功并着手进入对哺乳动物和人的性细胞进行实验，以便进一步证明一氧化氮是受精卵发育分裂为新生命的本源，并可用以解决某些男性不育症。
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