表面上看來，人體多多少少是對稱的。除了一些細(xì)微的區(qū)別，我們身體的右半部分和左半部分看起來完全相同，但是身體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻不是這樣。心臟，胃，脾偏左，而肝、膽偏右。通常來說內(nèi)臟是這樣布局的。但是每一萬人之中，至少有一人內(nèi)臟逆位（即situs inversus）。唐尼·奧斯蒙德（20世紀(jì)70年代著名歌手）就是這樣。詹姆斯·邦德的對手諾博士也是，他在一次謀殺中僥幸躲過一劫，暗殺者刺中他的左胸，恰好避開了心臟。

正常也好，逆位也罷，人的身體內(nèi)部總是不對稱的。這不由得讓人發(fā)問：這種不對稱是由什么造成的？人的生命起源于一個小小的受精卵，它不斷地分裂，最終形成形形色色的人體。究竟是在哪一階段“左”和“右”開始變得不同？

標(biāo)準(zhǔn)答案是，至少對于脊椎動物的胚胎來說，胚胎周圍搏動的毛發(fā)——也就是纖毛，在向左推動周圍的液體。這就會讓液體中的分子集中到胚胎的一側(cè)，包括那些引導(dǎo)胚胎下一步分化的分子，例如Nodal蛋白。因此，胚胎的發(fā)育是不對稱的。這就是為什么基因異常的個體會有反向搏動的纖毛，從而有一半的概率獲得一個右側(cè)生長的心臟。

但是這個答案并不能解釋全部現(xiàn)象。因?yàn)楫?dāng)纖毛搏動開始時，胚胎就已經(jīng)是不對稱的了。對稱結(jié)構(gòu)被打破一定發(fā)生在一個更早的階段。

為了找到問題的答案，諾丁漢大學(xué)的安格斯·戴維森開始研究椎實(shí)螺——最明顯的不對稱動物之一。椎實(shí)螺外殼螺旋方向有右旋（順時針）和左旋（逆時針）兩種，這一明顯的性狀差異是內(nèi)部微妙差異的外部反映。

椎實(shí)螺——最明顯的不對稱動物之一

2010年，黑田玲子證明椎實(shí)螺的不對稱發(fā)育始于它們生命的早期。就像人類一樣，椎實(shí)螺也是由一個受精卵發(fā)育而來，受精卵分裂成為兩個細(xì)胞，這兩個細(xì)胞再分裂成四個細(xì)胞，這時所有的細(xì)胞都是完全相同的。但是在下一階段，分裂是不均等的——在四個大細(xì)胞的頂部“捏出”四個稍小一些的細(xì)胞。想象一下四個乒乓球放在四個網(wǎng)球上。接著，乒乓球大小的細(xì)胞開始貼緊網(wǎng)球大小細(xì)胞的溝旋轉(zhuǎn)。如果他們順時針旋轉(zhuǎn)，那么這個椎實(shí)螺將是右旋。黑田玲子用玻璃棒小心翼翼地逆時針推動細(xì)胞后，她制造出了左旋椎實(shí)螺。

但是，是什么在一開始推動這些小細(xì)胞旋轉(zhuǎn)的呢？早在20世紀(jì)20年代，諾貝爾得主美國生物學(xué)家托馬斯·亨特·摩爾根就提出手性是椎實(shí)螺的遺傳性狀。個體從他們的母本中繼承決定他們旋向的基因，且右旋（順時針）為顯性。但是，手性是哪個基因決定的呢？

戴維森和愛丁堡大學(xué)的遺傳學(xué)家馬克·布拉克斯特共同發(fā)現(xiàn)了這一基因。經(jīng)過數(shù)年的研究，他們終于鎖定了一個叫做Ldia2的基因。該基因控制Formin蛋白的合成。令他們驚訝的是，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)椎實(shí)螺胚胎僅含有兩個細(xì)胞時，它就已經(jīng)是不對稱的了——其中一個含有更多的Formin蛋白。到四細(xì)胞階段時，F(xiàn)ormin蛋白基本上僅集中在一個細(xì)胞中。

Formin蛋白會影響細(xì)胞骨架形成。細(xì)胞骨架是一種由長長的絲狀蛋白質(zhì)組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。戴維森和布拉克斯特認(rèn)為Formin蛋白對細(xì)胞骨架的影響是不對稱的，它使細(xì)胞的形狀發(fā)生扭曲引發(fā)早期的旋轉(zhuǎn)。

放大200倍的椎實(shí)螺細(xì)胞

該團(tuán)隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)證明了上述觀點(diǎn)。他們用一種可以阻止Formin蛋白作用于細(xì)胞骨架的化學(xué)物質(zhì)培養(yǎng)椎實(shí)螺胚胎。通過這一方法，他們將基因上本應(yīng)是右旋的椎實(shí)螺培養(yǎng)為左旋螺。并且，他們發(fā)現(xiàn)左旋螺中的Ldia2由于缺少一個DNA，表達(dá)后產(chǎn)生一種殘缺的、功能不全的Formin蛋白。細(xì)胞會分解這種有缺陷的蛋白質(zhì)，所以沒有旋轉(zhuǎn)發(fā)生，椎實(shí)螺會發(fā)育為左旋。

“但是我們尚未了解全部?！辈祭怂固貜?qiáng)調(diào)。他們發(fā)現(xiàn)了基因，知道了它在左旋螺右旋螺中的區(qū)別，但是他們還需要確定它的工作機(jī)理?！斑@還需要在細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域再嚴(yán)謹(jǐn)?shù)匮芯克哪辍！?

這一研究成果并不僅僅與椎實(shí)螺有關(guān)。在和塔夫斯大學(xué)的麥克·列文合作研究時，該團(tuán)隊(duì)將蛙的胚胎暴露在Formin蛋白阻斷化學(xué)物質(zhì)中，發(fā)現(xiàn)許多胚胎發(fā)育成器官位置與正常個體成鏡像關(guān)系的個體。椎實(shí)螺和蛙在進(jìn)化史上相距九億年，如果相同的影響因子——Formin蛋白均可影響他們不對稱性的形成，那么很大可能它在人類和其他哺乳動物中也扮演著相同的角色。

這一研究也與一個長久以來與不對稱相關(guān)的觀點(diǎn)有關(guān)。這一觀點(diǎn)包括科學(xué)界的麥高芬（MacGuffin，電影術(shù)語，指推動劇情發(fā)展的事物）之一——F-因子?！八钦f存在一個內(nèi)在的不對稱因子，這種不對稱會放大為器官層面的不對稱，”布拉克斯特解釋說?！八且粋€發(fā)明。如果它存在就太好了。人們已經(jīng)尋找它好多年了?！币苍SFormin蛋白就是F-因子呢？布拉克斯特不認(rèn)為事情會這樣簡單?！拔覀冎皇谴_定了一個龐大系統(tǒng)中的一個零件，”他說。“我不認(rèn)為F-因子是一個單一的事物，它更像是一個系統(tǒng)?！?

“對稱在細(xì)胞階段（兩細(xì)胞階段）就被打破了，遠(yuǎn)早于我們可以在胚胎中觀察到組織不對稱。這一發(fā)現(xiàn)真是太有趣了”，圣安德魯斯大學(xué)的西爾維婭·帕拉基尼說。她渴望知道在其他物種的發(fā)育中是否相同，以及這些早期的不對稱如何影響之后的發(fā)育。例如，F(xiàn)ormin蛋白可能影響器官的分布，但是它會影響人類大腦的不對稱或者是左利手、右利手嗎？

倫敦大學(xué)學(xué)院的克里斯·麥克納斯是科普著作《右手、左手》的作者，他認(rèn)為這不大可能。椎實(shí)螺擁有兩個控制Formin蛋白合成的基因，所以允許其中一個突變。而在人類中，這種突變可能是致命的。

盡管如此，麥克納斯認(rèn)為戴維森和布拉克斯特的研究會再次振興有關(guān)不對稱的研究?！鞍l(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)纖毛之后的一二十年間，這一領(lǐng)域一直進(jìn)展緩慢”，他說?！昂茱@然，有太多的細(xì)節(jié)有待人類認(rèn)識，但是這次至少打開了一個新局面?！?

這是為什么？

布拉克斯特說：“每一次我走過海灘拾起海螺，從表面觀察我當(dāng)然知道它們的旋向有手性。可是我一次也沒有提出這個問題：這是為什么？”

（青年觀察者史詩奇/譯）