漫話動物對錯性

邵峰

發表于2020年3月的一篇研究論文描述了生活在距今5.5億年前震旦紀時期的一種蠕蟲狀動物。這種動物是目前人類發現的年代最早的兩側對稱動物。

兩側對稱動物是動物界中龐大的家族，其中也包括人類。兩側對稱是指將動物身體從正中間沿豎直方向一分為二，兩側基本互為鏡像。這就好像剪窗花時，要先將紙對折再剪，這樣剪出來的圖形兩側就是對稱的。人、豬、蜘蛛和蝴蝶等都是兩側對稱動物。水母不屬于兩側對稱動物，而屬于輻射對稱動物。

神秘的蟲痕石

近幾十年來，古生物學家十分關注一些距今5.5億年的化石。這些含有很多彎彎曲曲小凹槽的化石被稱為蟲痕石。古生物學家猜測，這些化石可能是某種生活在震旦紀時期的小型動物的巢穴印模化石。但究竟是什么動物留下了這些痕跡始終是個謎。

2020年，一個美國吉生物研究團隊在研究來自世界各地的蟲痕石時，發現其中一塊來自澳大利亞南部的蟲痕石上有一些小小的橢圓形凹陷。研究團隊立即掃描了這個蟲痕石樣本，然后在計算機中創建了這些凹陷的高分辨率3D數字模型。分析結果顯示，凹陷是一種圓柱形蠕蟲形成的印模。

從3D數字漠型上可以看出，蠕蟲不但有頭有尾，身上還分布著細小的肌肉溝槽。從溝槽寬度判斷，這種生物的橫向直徑應該只有1～2毫米。總長2～7毫米，差不多和米粒一樣小。蠕蟲的尺寸和蟲痕石上蜿蜒的凹陷痕跡完美匹配。由此，上述困擾了古生物學家幾十年的謎團終于被解開。新發現的這種動物被命名為“伊卡利亞瓦里烏塔”（簡稱伊卡利亞蠕蟲），名稱來自化石發現地的原住民語言。

蟲痕石上的凹陷。

兩側對稱動物的始祖

震旦紀時期的動物身體構造很簡單。伊卡利亞蠕蟲的一端比另一端更寬，這可能表明它的身體有前后之分。研究團隊認為伊卡利亞蠕蟲在當時海底的微生物墊上爬行進食，因此它們很可能有口、消化道和肛門等器官。要知道，在震旦紀，有頭有尾的身體結構對動物來說已經具有重大意義。

伊卡利亞蠕蟲極有可能是地球生命歷史上出現的第一種兩側對稱動物，它們具備兩側對稱動物的所有基本特征。伊卡利亞蠕蟲的發現，將兩側對稱動物的起源時間向前推了數千萬年。

和伊卡利亞蠕蟲同時期存在的兩側對稱動物還有外號“大睡蓮”的狄更遜水母。這種動物的體形比伊卡利亞蠕蟲大，也具有兩側對稱的特性，因此曾被認為是始祖動物之一。但由于狄更遜水母不具備口、腸道等現代動物的特征，因此它們被認為走進了演化的死胡同。震旦紀后，地球迎來了寒武紀，兩側對稱動物的物種數量和身體構造的多樣性開始爆發式增長。

伊卡利亞蠕蟲還原圖。

動物身體構造的三種對稱形式。

動物的對稱性

為什么大多數動物的身體構造是兩側對稱的呢？原因有很多，其中最重要的原因是兩側對稱的身體結構更便于動物快速移動。生命起源于海洋。以魚類為例，在游動過程中魚身體兩側的肌肉交替收縮，從而使自己向前運動，而沿直線前進是效率最高的移動路線。同時，兩側對稱也有利于動物保持平衡。因此，兩側對稱這種身體結構在進化的過程中被保留。

除了兩側對稱動物，一些原始動物的身體結構以中心點為對稱中心呈輻射對稱，比如水母、珊瑚蟲和海葵。這些動物的身體只能分出上下，無法分出前后。

那么有沒有完全不對稱的動物呢？當然有。大多數海綿就屬于這一類。海綿是最簡單的多細胞動物，沒有大腦、神經細胞或內臟。比海綿更復雜的動物要么是輻射對稱，要么是兩側對稱。海星則比較特殊。海星屬于五輻對稱，也就是說它們有五條對稱軸。但海星會經歷和昆蟲類似的變態發育過程：纖毛幼蟲階段的海星身體結構為兩側對稱，成年海星才變成五輻對稱。

人的身體不是完美對稱

人類雖然是兩側對稱動物，但我們的身體并非左右完美對稱的。許多人的一只腳比另一只腳大，或者有長短腿。在皮膚之下，我們的一些內臟也不對稱分布。心臟位于身體中軸線偏左的位置，肝臟則偏右。我們的結腸分為三個部分：升結腸向右上方延伸，橫結腸穿過人體中軸線，降結腸往左下方延伸。凡是有過闌尾炎經歷的人，都知道發病時的劇痛感來自腹部右下方。

有些人的內臟位置和普通人的不同。有些人的心臟位置偏向身體右側，這種心臟布局被稱作“鏡像右位心”。還有些人的內臟布局和普通人幾乎完全顛倒：心、胃、胰、脾都偏右（普通人偏左），而肝和膽囊則偏左（普通人偏右）。這些人有“鏡像人”之稱。據統計，平均每1萬人中會出現1個鏡像人。不過鏡像的內臟布局對鏡像人的健康基本沒有影響。

雖然左腦右腦各有分工。但是這種分工并不是絕對的。

人類左右腦分工

全世界90%的人慣用右手。極少數人天生能夠同時熟練使用左右手。鋼琴演奏者可以通過大量訓練讓左右手達到相同的熟練程度。中國探月工程嫦娥工程總設計師、北斗衛星導航工程總設計師、兩彈一星功勛獎章獲得者——孫家棟小學入學時因重度左撇子曾一度被校方要求退學，但經過訓練，一年后他已經能熟練使用右手，并可以自由切換左右手打乒乓球。

我們的左腦和右腦發揮的作用各不相同。一般認為，人的左腦更擅長處理語言、邏輯和運算，右腦在空間關系、表達情緒和創造能力方面更占優勢。不過，左右腦的分工也不是絕對的，人腦具有很強的可塑性。42歲的美國女性米歇爾自幼缺失左腦的皮質和大部分深層腦組織。雖然她平時生活中難以理解概念，還經常迷路，但她沒有語言溝通障礙，還順利完成了高中學業。直到她27歲那年，她才知道自己缺了半邊大腦。

不過，有一項工作似乎只有右腦能完成，那就是認臉。當人在識別人臉時，右腦顳葉的某個區域的活動會異常活躍。如果顳葉不能興奮，那么人即便看到熟悉的臉，也想不起來對方是誰。我們身邊總有個別“臉盲”的朋友，其“臉盲”原因很可能是顳葉不能正常發揮作用。

手性的英語單詞“chiral”來源于希臘語，原意指手。

分子對稱性

關于食品安全的新聞報道中經常出現“反式脂肪”這個詞。反式脂肪和順式脂肪的區別在于與碳原子直接相連的氫原子其對稱方式不同。這種結構上的差異導致了人體代謝反式脂肪的速度比代謝順式脂肪慢得多。

英語中的“chiral”一詞來源于希臘語，意為“手性的”。將你的左手手心向下放于桌上，然后再將右手自然放在左手手背上，此時兩只手無法完全重疊。科學家將這種無法完全重疊、結構不對稱的分子稱為“手性分子”。

組成我們身體的絕大部分分子都屬于手性分子。以構筑我們身體的“磚塊”——氨基酸為例，每個氨基酸有一個碳原子，碳原子有四個化學鍵，每個化學鍵上一般都連接著不同的分子，其結果就是氨基酸也屬于手性分子。一般來說，氨基酸被分為左手性和右手性。雖然兩種手性的氨基酸結構非常相似，也能發揮同樣的作用，但組成我們身體蛋白質的絕大部分氨基酸都是左手性的。不僅是人類體內的氨基酸，地球上幾乎所有生命天然合成的氨基酸都是左手性的。這也是所有生命都起源于某個共同祖先的有力證據之一。

鏈接：你的左臉更好看

專業攝影師能將一張長相再普通不過的人臉拍得很俊美，其中一種技法就是只拍人物的左臉。這個拍攝原則被攝影界人士稱為“左臉原則”。研究人員發現，無論是喜怒哀樂，人的左邊臉的情緒表達都更到位。西方古典油畫大師的人像畫中，人物大多以左半側臉朝向觀者。

2012年，科學家通過實驗發現，人們在觀看人物的左半側臉時大腦愉悅感更強烈。這可能是因為負責控制左半側臉肌肉的是右腦——恰恰是負責控制情緒表達的半腦。科學家是怎么測量大腦愉悅度這個抽象感念的呢？答案是測量瞳孔直徑。當人看到能引起興趣的刺激時，瞳孔會舒張;反之，當看到令人不愉快的圖像時，瞳孔會收縮。瞳孔的這個調節過程是無意識的，人無法自主控制。