心臟為什么長在左邊？

袁越

“出門向左轉，沿著大街一直向前走就到了。”

這是一句很常見的指路語，我們每個人大概都說過。可是你有沒有想過，對方是如何知道哪邊是左的？

這不是抬杠，而是發育生物學必須回答的一個很重要的問題。眾所周知，所有高等動物都始于一只受精卵，我們可以把它想象成一個圓球，沒有左右之分。之后這個受精卵開始分裂，形成復雜的胚胎。人類胚胎發育前期都是左右對稱的，直到第六周的時候，未來將會發育成心臟的那根管子才開始向左彎曲，然后胃和肝臟分別向身體中軸線的兩側漂移，大腸則在右側長出一個闌尾，再后來肺部也分出了左右，右肺長出三個肺葉，左肺只長出兩個。但是，腎臟和女性卵巢等少數器官卻沒有區別，依然左右對稱。

這個過程聽上去很簡單，可是這些不同的器官是如何知道自己該往哪里長的呢？答案比你想象的要復雜得多。

從數學上講，任何一個三維物體的前兩維都是不需要參照系就可以建立起來的。讓我們想象一個圓球，隨便找出一點當作頭，對應的部位就是尾，這很容易理解。接下來，我們再任意找出一點當作正面，對應的一側就是反面，這也毫無問題。但是第三維就不那么容易建立了，如果沒有參照系的話，我們是無法確定左右的。

為了說明這一點，請把自己想象成一個圓球，身處一個左右完全對稱的物體內，請問你將如何知道自己是在左側還是右側呢？事實上，如果沒有其他參照物（比如自己的手）的話，這是一個不可能完成的任務。

別小看這個問題，對于一個正在發育階段的胚胎來說，這可是個大麻煩。如果一個胚胎內的細胞分不清左右，只能隨機地選擇身份的話，那么我們人類將有一半心臟在左，另一半心臟在右。事實顯然不是這樣，這說明胚胎細胞以某種神秘的方式判斷出了自己所在的位置。

當然了，科學是不承認“神力”的，既然大部分人的心臟長在左側，這就說明生命找到了一個合適的參照系。

研究發現，在人類胚胎發育到第六周之前，雖然看上去仍然是左右對稱的，但實際上胚胎左右兩邊的分子構成已經出現了差異，而這種差異是由一個名為“節點”的小裝置實現的，它就像一個小坑，位于胚胎的中軸線上。坑內有幾百個微小的纖毛，以每秒大約10圈的速度順時針轉動。這個小坑并不是垂直向上的，而是向胚胎的尾部傾斜。于是，隨著纖毛的轉動，胚胎細胞周圍的液體便開始從右向左流動，導致左右兩側出現了差異。事實上，日本科學家去年在《自然》雜志上發表過一篇論文，發現只需要兩根纖毛的轉動就足以導致胚胎左右不對稱了。

研究不對稱發育的機理除了理論上的意義外，在臨床上也有價值。我們都聽說過“反轉人”，他們體內的臟器位置和正常人正相反。如果全部臟器都反轉了倒也沒有問題，可不少人發生了不完全反轉，也就是心臟和其他臟器的步調不一致。一旦出現這種情況，病人很可能有生命危險，必須提早預防。

（本文選自：視野 2020年02期）