有机体如何繁殖？

那些对博物学有兴趣的人们面临的最棘手的问题之一就是，动物如何产生后代。哺乳动物的卵子直到1828年才被发现，19世纪末才有人观察到卵核和精子的结合。这些关键性的发现所要求的技术和设备在18世纪还不具备。结果，18世纪的许多想法只能是猜想，这样的猜想倒是不少，有时基于事实，有时基于直觉，有时又基于他们立足的世界观。有些博物学家认为，卵（例如对于鸡和蛙）与受精和胚胎发育没有关系。许多人或者否认精子的存在，或者把它们当成一种寄生虫，对繁殖过程如果不是有害，也没有什么用处。许多人，包括林奈，认为体外受孕绝不会发生。林奈坦率声称：“在任何活着的有机体中，卵的受精或怀孕绝不可能发生在母体之外。”这些问题中的某些，虽然不是全部，恰恰源于斯帕兰扎尼所做的精彩实验。
斯帕兰扎尼对科学的热情也许受他表姐贝希所激励，贝希在博洛尼亚大学担任数学教授，在当时这对妇女来说是一个难得的荣誉。斯帕兰扎尼兴趣广泛，从地质学（埃特纳火山爆发时，他曾带领一支探险队去那里考察）到生理学，再到物理学（他担任勒佐大学物理学和数学教授），一直到希腊文和哲学（这两门课他都教过）。但是，尽管他兴趣广泛，他还是被认为是最伟大的实验家之一。通过仔细控制的实验，他破除了――至少是暂时地――自然发生的古老信念。他还花时间完成了非常有趣的有关生殖的若干实验。
17世纪几位杰出科学家，包括哈维和法布里修斯，曾经提出过一个思想，认为促成受精的关键因素是在精液中。实际上，他们认为它是非物质的，是一种看不见的力量，类似于磁力，他们称之为“精气”（aura seminalis）。斯帕兰扎尼用青蛙做实验，证明这一思想是错误的。在实验中，他杀死正在下卵的雌蛙。如果正常产出并随即与精液接触的卵和平常一样发育，但是通过解剖从雌蛙体内取出的卵，也即从未与精液接触过的卵却不能发育，尽管在理论上可以推测，它已足够地吸纳了附近的精气。
既然这些实验不错，他就决定再向前走一步。在下一次实验中，他给雄蛙缝制了紧身的达夫绸短裤。尽管穿着这些奇异服装，青蛙仍然想和往常一样交配。但是此时精液不能接近雌蛙的卵子。精液以及它携带的一切都留在短裤内，尽管雌蛙下了很多卵子，却没有一个得到发育。但是，当斯帕兰扎尼把达夫绸短裤里保存的液体涂在卵子上时，被涂过的卵子却正常发育了。斯帕兰扎尼还从雄蛙的精囊里直接采集精液，仔细地施与卵子。这样处理过的卵子也能发育成为蝌蚪。完善的科学实验之关键步骤就在于确保“控制”，以保证当实验者不施加影响时，上述观察结果就不会再出现。于是，斯帕兰扎尼还观察了实验中未经任何处理的卵子――它们分解了。
斯帕兰扎尼突然想出一个人工授精的方法。1779年，他成功地把类似过程用于一条母狗。尽管他肯定不是第一个成功进行人工授精的人（几个世纪以来，阿拉伯的牧马人早已这样做了），但他却是最早把这一手段用于科学，在此过程中，进行精心控制，并且对结果作出记录。
至少他在科学界引起了轩然大波，1781年瑞士博物学家邦尼特（Charles Bonnet，1720―1793）写信对他说：“我不知道是在哪一天，但总会有一天您发现的方法将会运用于人类本身，造成我们很少考虑过的严重后果。”
但是精液的什么成分引起受精，这个问题仍然存在。所以邦尼特向斯帕兰扎尼建议做另外一个实验，从而导致了另外一系列精彩的故事。斯帕兰扎尼把仔细称量过的青蛙精液放在一块载玻片上，然后用少量的麦麸，一种天然的凝胶，把26个卵粘在另一块载玻片上，并使它翻面盖在盛有精液的那块载玻片上。卵子是潮湿的，但是卵子实际上没有真正接触精液。当把这些卵子放在水里时，它们没有发育。但是如果把这些精液涂在其他卵子上，那些卵子却发育了。这说明这些精液仍然有活力。于是精气之说终于不再有效。由此，斯帕兰扎尼得出结论：“青蛙的受精，并不是精气的作用，而是精液中可察觉（感觉得到的）部分作用的结果。”
邦尼特建议试试是否还有其他能影响的因素――血液、血液提取物、电、醋、酒、尿、柠檬和酸橙汁、油等等，也许能得到有趣的结果。斯帕兰扎尼一一照着做了，但是没有一样能引起发育。他试图测验精液的活力究竟如何――什么能够消除精液的受精能力――结果发现，将精液稀释、置于真空里、冷藏和用油处理，都不能消除精液的受精能力。然而，加热、蒸发、酒或用滤纸过滤，却能使精液失效。
最后的一个线索使斯帕兰扎尼想到做另一个实验，他用滤纸过滤精液，结果是过滤后的稀液没有能力使卵子发育，但是滤纸上留有黏稠的残余物。当斯帕兰扎尼把这一残余物涂在卵子上时，卵子发育了。然而由于某种原因，斯帕兰扎尼忽视了这一重要细节的意义，得到的结论却是：并不是残留在滤纸上的精子，而是残留在滤纸上的一小部分精液导致了卵子受精。本来斯帕兰扎尼应该从他的实验中得到正确的结论，是精子而不是精子周围的液体起到受精的作用。但是由于某种无法了解的原因，使他错失这一结论。他前面的实验结果也许使他受到了蒙蔽――使他认为没有精子的精液起到受精的作用，精液中的精子显然已被杀死，因为他已对它们做过这样的处理：放在真空中，加热，蒸发以及用醋处理。或者他由于先入为主的信念而误入迷途，认为精子是一些寄生虫，通过性交逐代传递，是一种普遍存在的性病。
与此同时，为什么动物的卵子受孕后会发育，仍然是一堆谜团。