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探索“左撇子”的科学之谜

收藏 分享 2014-1-13 21:30| 发布者: tai| 查看数: 1463| 评论数: 0

摘要: 大多数人习惯用右手写字、拿筷子,然而,也有一部分人惯用左手,也就是我们通常说的“左撇子”。  为何人类会有左右手的习惯之分,科学界至今仍未有答案。为了解开这个谜,或许该试着从大自然去着手。自然界奇妙万 ...

大多数人习惯用右手写字、拿筷子,然而,也有一部分人惯用左手,也就是我们通常说的“左撇子”。

  为何人类会有左右手的习惯之分,科学界至今仍未有答案。为了解开这个谜,或许该试着从大自然去着手。自然界奇妙万千,人类与自然相依相存,不仅人类,还有许多其他生物也存在着这种有趣的现象。日本科学家分别从生态学、进化学及分子生物学等多角度,积极探索“左右之谜”。

  富山大学水生动物室,约80条慈鲷科(Cichlid)热带鱼在一格格的水槽中悠闲地游弋着。而神经行动学的竹内勇一助教向其中一格水槽投入一条金鱼,一下子打破了平静。这一格水槽中的热带鱼群起攻向那条外来金鱼,朝着金鱼的后部袭击,一次又一次,捕食金鱼的鱼鳞。

  细看会儿又发现一个奇怪的现象,这些热带鱼居然都是集中攻击金鱼后部的左面一侧。“这种慈鲷是‘左撇子’哦”,竹内说道。水槽中的慈鲷生长在非洲中部坦噶尼喀湖(Lake Tanganyika),会捕食其他鱼类鱼鳞。

  竹内之前的指导老师、现京都大学名誉教授堀道雄于1993年在美国科学杂志上发表文章,称坦噶尼喀湖中生存的食鳞鱼,既有“右撇子”,又有“左撇子”,其中的一个品种更是独特,根据时期不同“右撇子”和“左撇子”的个体数可能交替出现此消彼长的情况。

  食鳞慈鲷的颌部左右形状不同,构造显示单侧容易开合,这种构造也是遗传的。当善于攻击右后方的“右撇子”鱼多时,其他鱼会逐渐形成警戒右后方的习惯。这样一来,“左撇子”慈鲷可以捕食得更多,营养状况也就越好,繁衍更多的子孙后代。结果自然是“左撇子”的个体数量上升。如此循环,造成了坦噶尼喀湖中食鳞慈鲷左右撇子的数量变化。

  竹内将这种慈鲷引进日本,对其捕食行为进行了详细的研究,发现了许多不同寻常的情况。如果是由擅长的一侧进行攻击,慈鲷的身体便可以完美配合攻击扭动;而若是从另一侧展开进攻,它们失败的比率就会大幅上升。

  慈鲷到底是怎样控制自身惯用右颌或左颌的呢?竹内着眼于脑部神经细胞“M-细胞”(Mauthner细胞),对其神经反应进行了研究。“通过对鱼类的研究,或许可以对我们人类左右手问题带来启发——从神经控制方面着手。”

蛇与蜗牛也有“左撇子”?

  “右撇子”和“左撇子”间奇特的关系也存在于蛇与蜗牛间。由于品种不同,蜗牛壳的螺旋方向也不一样,有“右旋壳”蜗牛和“左旋壳”蜗牛。不过事实上,“右旋壳”蜗牛占绝大多数。因此京都大学白眉中心的进化生物学特定助教细将贵假设,捕食蜗牛的蛇也“适者生存”,纷纷成了“右撇子”。

  为验证自己的这一假设, 细将贵花费了10年的时间, 研究“岩崎背高蛇”(Pareas iwasakii)。这种蛇仅栖息在日本的石垣岛和西表岛上,以蜗牛为主食。之所以选择“岩崎背高蛇”作为研究对象,是因为仔细检查了这种蛇的标本后发现其右侧牙齿比左侧多;后来又从美国的博物馆借调来同科蛇类的骨骼标本观察,发现也是右侧牙齿更多。

  蛇在捕食“右旋壳”蜗牛时,左右两侧的颌部分别运动,尽力把缩入壳深处的蜗牛软体扯出来。如果捕食的对象是“右旋壳”蜗牛,蛇用密集的右侧牙齿紧紧地咬住,同时左侧牙齿伸入壳的深处,把蜗牛软体扯出来。这个时候,蛇的右侧头部一定是略微朝上的。

  在这种“右撇子”蛇栖息的地区,“左旋壳”的蜗牛更多。通过上述的研究,细将贵证明了“‘右撇子’蛇的假说”,为了更易逃避蛇的捕食,蜗牛由“右旋壳”逐渐向“左旋壳”进化。他感叹“蛇与蜗牛有着完美的进化故事”。

比目鱼的左与右

  那么,究竟是生物体中的什么控制着“利右”还是“利左”呢?“左是扁口鱼,右是鲽鱼”,这是日本餐桌上的一句俗话。此处的扁口鱼(left-eyed flounder)和鲽鱼(right-eyed flounder)都是比目鱼。

  俗语介绍了两种比目鱼的不同特征,扁口鱼的两只眼睛长在鱼身左侧,而鲽鱼的两只眼睛长在鱼身右侧。这可以说是常识了,然而在养殖过程中却得出了意想不到的结果。天然的高档鱼“圆斑星鲽”的两只眼睛均长在鱼身右侧。然而人工饲养的圆斑星鲽却发生了奇怪的变化,其中的3到4成鱼“另辟蹊径”,一部分的眼睛长在鱼身左侧,还有一部分眼睛长在鱼身两侧。

  东北大学鱼类发生学的铃木彻教授一直致力研究扁口鱼和鲽鱼的左右之谜。在幼鱼期, 扁口鱼和鲽鱼的眼睛分别长在鱼身的两侧,此后,在生长过程中,眼睛逐渐移向鱼身的单侧。铃木教授认为,可能与比目鱼体内一种被称为“节点回路”(Nodal pathway)的多个遗传基因间的相互作用有关,“节点回路”是可以决定内脏位置的。通过人工饲养,有一部分圆斑星鲽的节点回路随着生长而“失效”。

  铃木认为,由于人工饲养,鱼体内荷尔蒙的平衡被打破,节点回路的运作受到损害。因此,他反复进行实验,希望通过养殖培育出双眼都在右侧的正常圆斑星鲽。人类的90%左右都是“右撇子”。虽然具体原因还不清楚,但据去年9月发表在美国科学杂志《PLOS Genetics》上的论文介绍,有可能是“节点回路”发挥着作用。铃木说:“人类的大脑中极有可能存在节点回路。假设它正在运作,或许可以做出恰当的解释。”(注:本文中类似于“left-handedness”的说法一律译作“左撇子”,弃用“左利手”的翻译,不存在歧视。)


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