ヒトの生殖細胞
新しい人間を生み出すには、非常に複雑なプロセスが関わっています。主な「構成要素」となるのは、配偶子と呼ばれるヒトの生殖細胞です。女性の配偶子は卵子、男性の配偶子は精子です。
哺乳類では、母親の卵子と父親の精子が出会い、遺伝子情報が融合することで受精卵（または接合子）が形成されます。母親の子宮内膜に安全に着床したのち、ヒトの接合子は9カ月かけて完全な赤ちゃんへと成長します。
卵巣と卵子
卵巣はアーモンド形をした器官で、女性の生殖器系の一部を構成します。女性は左右に1つずつ、卵管の端に子宮の両側に卵巣を持っています。
卵巣は女性ホルモンであるプロゲステロンやエストロゲンを分泌します。これらは第二次性徴、つまり乳房の発達や腰幅の拡大、陰毛や腋毛の出現といった女性らしい体の特徴を発現させます。また、思春期～閉経期まで月経周期、排卵、月経といった機能も左右します。
卵巣には多数の卵胞が存在し、それぞれに未熟な卵細胞（卵母細胞）が含まれています（成熟した卵細胞は卵子と呼ばれます）。ほとんどの細胞は肉眼では見えませんが、ヒトの卵子は例外で、直径約100マイクロメートルと髪の毛ほどの大きさがあります。
卵子は以下で構成されています：
- 半数体の核 ― 各染色体が1本ずつ含まれています
- ミトコンドリア ― 細胞分裂と複製のためのエネルギーを供給し、ミトコンドリアDNAを含みます
- 細胞質 ― 主に水、塩類、タンパク質で構成される濃厚な液体です
- 透明帯 ― 細胞膜を囲み、細胞内容物を保護する糖タンパク質のゼリー状の層です
- 皮質顆粒 ― 受精後、卵子の外側を硬化させます
卵子はまた、最外層となるコロナ・ラディアータ、細胞分裂の副産物である小さな半数体細胞第一極体も含まれます。
卵子は多精子受精（1つの卵子が複数の精子に受精されること）を防ぐよう設計されています。受精卵は染色体が2セットあるべきですが、複数の精子が入ると染色体数が過剰となり、通常は生存できません。
加齢に伴い細胞も老化するため、卵子も例外ではありません。女性は多くの卵子を持って生まれますが、その数は年々減少します。40歳になると、元々持っていた卵子のうちわずか3％しか残っていないと言われます。これは生活習慣（例えば喫煙など）によっても変動します。
卵子の質も年齢とともに低下します。排卵直前に卵子は分裂しますが、年を重ねた卵子ではこの過程で異常が発生しやすく、受精能や発育異常のリスクが高まります。
一部で、ホルモン避妊薬や妊娠によって卵子の減少が止まるという誤解もありますがこれは間違いです。卵子の老化は主にミトコンドリアの劣化と関係しており、ホルモンの影響ではありません。
卵子は提供することも可能です。ドナー候補は厳密に健康チェックされ、適合すれば卵胞成熟を促す薬剤を投与されます。8～14日ほどで成熟した卵子を腹腔鏡で取り出し、必要時まで保存します。
卵子の提供に関しては、多くの国でドナーの健康や倫理的観点、例えば卵子提供への報酬の是非など議論が続いています。
排卵
排卵期には、片方の卵巣がいくつかの卵胞を成熟させ、そのうちの1つの卵子（卵、オブム）を排出します。残りの成熟した卵胞は体内に吸収されます。これは女性が性的に活動しているかどうかに関係なく起こります。卵子は卵管に送り出され、そこから子宮へ移動します。ここで精子と出会った場合（避妊なしの性交渉があれば）、受精が可能となります。
排卵後、卵子は急速に老化し、いわゆる妊娠可能期間（fertile window）が閉じ始めます。卵子が受精すると卵管を子宮まで移動し、子宮内膜に着床して胚となって発育を始めます。受精されなかった場合は分解され、子宮内膜とともに月経として体外へ排出されます。
卵子と比べると、精子はより生命力が強く、女性の生殖器内で最大5日間生存できます（体外ではあまり生きられません）。精子の生存は子宮頸管粘液の状態など条件に左右されます。排卵に合わせて性交を行うことは妊娠計画に重要なポイントです。
ホルモン避妊薬は排卵を抑制することで作用します。通常の月経周期で排卵が起こらない場合は無排卵周期と呼ばれ、それはごく普通に女性が生涯のうち経験することがあります。
双子の形成
女性によっては1周期で2つの卵子を排出することがあり、これが双子の妊娠につながります。
- 一卵性（同卵性）双生児は、受精卵が分裂して2つになることで生じます。同卵性双生児は同じ胎嚢（羊水のう）で育ち、遺伝情報も同一です。その多くは偶然に発生します。
- 二卵性（異卵性）双生児は、2つの別々の卵子が2つの別々の精子にそれぞれ受精することで生じます。遺伝子の一致率は普通の兄妹姉妹と同じですが、一部の家系に多く見られる傾向があります。
- 多胎出産は一卵性、二卵性、またはその混合型もあります。生殖補助医療による多胎は主に二卵性です。
双子は、遺伝子と環境（nature vs. nurture）の影響を研究するうえでも非常に貴重です。同卵性双生児は1つの受精卵が2つに分かれたため、遺伝子コードは全く同じです。仮に片方だけ肌が若々しいなどの違いがあれば、それは生活環境の差に起因することが分かります。
また、同卵性双生児と異卵性双生児を比べることで、遺伝子が人生にどの程度影響を及ぼすか定量的に比較できます。
精巣と精子
精子は男性の生殖細胞、すなわち配偶子です。
精液は精巣内で作られます。また、男性ホルモンであるテストステロンも産生し、顔や胸の毛、丸みのない骨盤、上半身の筋肉発達、女性より早い筋肉増強能力など男性らしい第二次性徴を引き起こします。
精子形成（精子発生）は、精巣の精細管で始まるプロセスです。ここで精子細胞（精母細胞）が作られ、何度もの分裂を経て精子前駆細胞（精細胞）となります。精細胞は若い精子で、約64日かけて成長し成熟して精子となります。
精子は以下3つの部分で構成されます：
- 頭部―DNAを含む核が入り、外側にはアクロソームという帽状構造があります。アクロソームは卵子の細胞膜を通過するための酵素を持っています。
- 中間部―エネルギー産生に関わるミトコンドリアが集中しています。ここで作られるエネルギーによって精子は動きます。
- 尾部（鞭毛）―精子を前進させる推進装置で、腟から卵管に向けて進みます。1時間に約76cm（30インチ）移動可能です。
[quote] 女性と異なり、男性は生まれながらに生殖細胞を持っているわけではありません。思春期になる12歳頃から精子の産生が始まり、以降毎日数百万もの新しい精子を作り続けます。平均して、男性は1mlの射精液中に約7300万個の精子を産生します。
男性の生殖能力に大きく関わる要因は精子数と運動率です。
精子数は、1回の精液サンプル中の精子の数を指します。医師による精液検査で調べることができます。
健康的な精子数は1mlあたり約1500万個、または1回の射精で3900万個以上とされています。1500万個/ml未満の場合は低精子症となり、妊娠しにくい状態と考えられます。テストステロンの値は精子の数や質に大きく影響します。また、遺伝性疾患や感染症、腫瘍などの持病も精子数に影響を与えます。
生活習慣や自然な対策によって、精子の発生をコントロールするホルモンの健康を保つことも精子数・質の向上に役立つとされています。
精子運動率は、精子が効率的に動ける能力を意味します。精子は女性の生殖管を通って卵子まで到達し、受精しなければなりません。精子運動率が低いと男性不妊の原因となります。
精子運動率には二種類あります：
- 前進運動率―おもに直進または大きな円運動をする精子の割合です。卵子への到達に役立ちます。
- 非前進運動率―直線的に動かない、またはごく小さな円運動をする精子です。卵子に向かう助けにはなりません。
精子が子宮頸管粘液を通り、女性の卵子へ到達するには、最低でも25マイクロメートル/秒の前進運動率が必要です。運動率が32％未満だと乏精子症（アステノゾウ精子症）と診断されます。
精子が卵子に到達し受精するメカニズムはまだ研究段階ですが、黄体ホルモン（プロゲステロン）が関わっていると考えられます。最近の研究では、卵子から放出されるプロゲステロン濃度の高い方向へ精子が引き寄せられる可能性が示唆されています。
精子バンク
人工授精（IUI）または体外受精（IVF）による妊娠のため精子を保存・活用することが可能です。
IUIは精子を直接女性の子宮へ注入して受精を助けます。IVFは体外で卵子と精子を受精させ、できた胚を後で子宮に戻す方法です。
精液サンプルは男性が滅菌容器に射精して採取します。ラボ技師がそのサンプルを即時IUIやIVFに使用するか、凍結保存します。
精子もドナー提供が可能です。提供精子は感染症や遺伝性疾患の有無について厳重な検査が行われます。
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