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為什么絕大多數海螺都向右旋轉?

2019-01-13 22:23:21 來源:亮劍軍事網

  在海邊生活的人往往有過沙灘拾貝的樂趣,內陸長大的人也曾捉過雨后的蝸牛,于是有不少人都注意到,幾乎所有的螺殼都向右旋轉,左旋的極其罕見。這就是一個著名的“眼皮子底下的學術難題”,即動物左右軸向的進化問題。那么,為什么絕大多數海螺都向右旋轉呢?
螺殼是一個靜止的物體,并非真的存在左右運動,所以為了排除觀察方向帶來的分歧,軟體動物研究中將螺殼的旋轉方向定義為螺頂朝上、螺殼拂面朝向觀察者時,螺殼開口所在的側面方向:左邊是左旋香螺,開口在左側;右邊是渦螺,開口在右側。
根據目前的統計,軟體動物門腹足綱,即各種螺、蝸牛、蛞蝓等,是全體生物中僅次于節肢動物門昆蟲綱的第二大綱,有6萬到8萬個物種,約占全體動物界物種總數的5%,但在已經記錄的 3 萬多個腹足綱動物中,左旋的只略多于一千種,其中左旋的海螺少于2%,左旋的蝸牛略多,約有5%。
對于這一強烈不平衡的現象,早期的觀點認為螺殼的旋轉方向與地球自轉有關,但這個說法實在站不住腳,這是因為在螺殼這樣小的尺度上,科里奧利力的微弱影響根本不足討論,而且無論南半球還是北半球,都是右旋螺更多。
而在目前的解釋中,我們更多地注意到螺殼旋向與繁殖之間的關系。例如,腹足綱的軟體動物普遍采用側面扭合的方式交換精子,不僅螺殼旋轉,連同生殖系統在內的所有臟器也會一同旋轉,集中在身體的一側,所以就像螺絲和螺母那樣,一只螺幾乎只能和自己同樣旋向的另一只螺交配。

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新腹足類的典型外觀:生殖系統的開口全都集中在旋向一側這是一種有趣的現象,如此簡單的性狀如果能直接影響繁殖,就一定會受到選擇壓力的影響:在一個螺類種群中,如果存在旋向變異的少數個體,其交配機會就將大大減少,進而被自然選擇淘汰。這等效于一種非常強烈的性選擇,最終實現了種群內部的“派系清洗”,同時也給螺殼旋向的最初來源提供了一種較清晰的假說:
腹足綱雖然龐大,但全部源自晚寒武紀的一個元祖種群,這個元祖種群在進化旋轉的螺殼時,交配問題也日漸突出。“右旋派”和“左旋派”互相不能交配,卻占據完全相同的生態位,這必然形成激烈的競爭,最后只有一方勝出。至于哪一方勝利,就是個隨機問題了,就好像拋起的硬幣必然以某一面落地,但是我們沒有必要分析正面朝上的原因,如果再拋一次,也許就是背面朝上。
從目前的化石來看,腹足綱的進化歷程還算清晰。有殼軟體動物元祖趴在海底,隨著體形增大,貝殼也逐漸隆起,這增加了傾倒或者被掠食者翻過來的危險,于是那些貝殼生長不均勻,盤成螺旋的個體反而幸存下來。此后的進化逐漸增強這種適應性,所有軟組織都不對稱了。
而這種派系紛爭一旦決出勝負,就會千秋萬代地保留下來,因為這種偏向在每一次繁殖中都能得到強化,所以“右旋派”直到今天都是主流,只有在那些極小的種群中,“左旋派”才可能因為隨機突變局部翻盤,進而建立一個新物種。如果這種假說正確,我們很可能會發現左旋螺的基因多樣性遠遠低于右旋螺。
但這也引發了另一種爭議:某些罕見物種既有左旋的也有右旋的,它們通常不能交配,也就意味著它們存在著生殖隔離,那么是否意味著它們是兩個物種?進一步地,那些右旋物種中的左旋突變個體,是否也要成為另一個物種?
到目前為止,針對它們的研究還未充分展開,我們甚至不大清楚同一個物種的兩個旋向是否生活在同一個種群內。但有一種較合理的解釋是,一個“物種”實際上意味著一個獨立的“基因庫”,如果旋向不同足以隔斷兩個群體的基因交流,那么它們就理應區分為兩個物種;但那些零星的突變個體在組建起自己的基因庫之前,就不能稱為一個物種,而只能視為健康的畸形。
 

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