人体的内脏为什么会左右不对称?

人体的内脏为什么会左右不对称?
人体的内脏为什么会左右不对称?

人体的内脏为什么会左右不对称?

　　人的内脏为什么不对称?

　　外表上看上去左右对称的人体,内脏却不是左右对称的.大多数人心脏位置偏左,肝脏在右侧,胃和脾在左侧,右肺有三叶而左肺只有两叶.但有极少数的人的内脏的左右是相反的.胚胎发育时是如何判断左右的呢?科学家们在逐渐揭开胚胎发育时判断方向的谜团.

　　内脏逆位的遗传呈现出了常染色体隐性遗传的特点,在不同族裔中出现的比例有区别.图片来源：Jonathan Rosen(文/CARL
ZIMMER)1788年的一天,伦敦亨特利安医学院 (Hunterian School of Medicine)
的学生在解剖一具尸体的时候发现了一件令人震惊不已的事情.死者的生理结构和普通人的结构呈镜像对称——他的肝脏没有长在身体的右边而长在了左边,心脏曾在他的右侧跳动而非左侧.

　　学生们从来没有见过类似的事情,便急忙找来了他们的老师,苏格兰外科医师马修•贝利 (Matthew
Baillie).同样被震惊到了的贝利尔后写道：“这可真是连最有名望的解剖学家都难以见到的非凡景象.”

　　从对称发育成不对称

　　贝利的报告是第一份对于这种症状的详细描写,该症状尔后作为内脏逆位 (situs inversus)
渐渐为人所知,大概每两万人出现一例.贝利提出,如果医生们能够研究清楚这种奇怪的症状是如何形成的,那他们也将能得以理解我们的身体是如何区分左右的.

　　大约两个世纪过去了,人体内脏的左右生长之迷依旧令科学家们着迷.

　　“我知道什么靠左什么靠右,你知道什么靠左什么靠右,可是胚胎要怎么知道呢?” 英国医学研究理事会(Medical Research Council)
的发育生物学家多米尼克·P·诺里斯 (Dominic P. Norris) 这样问道.

　　如今诺里斯博士和其他科学家正着手解答这个问题.他们已经确切地找出了胚胎器官开始左右不对称发育的几个阶段.他们的研究除了能为我们解开这个古老的谜题以外,在相关领域或许还会有更多的建设.

　　导致内脏逆位的突变能引发包括先天性心脏缺陷等一系列严重病症.成功解读这些突变基因的作用效果或许能使许多相关症状的诊断和治疗成为可能.

　　“理解内脏发育的中轴是如何搭建起来的会为我们理解先天性心脏缺陷带来许多启发.” 普林斯顿的分子生物学家丽贝卡•伯丁 (Rebecca Burdine)
这样讲道.

　　我们的身体一开始是对称着发育的,左侧是右侧完美的镜像.“大约在六个星期左右人体内就会出现可观测到的左右不对称的迹象.”上个月刚刚在Open
Biology期刊上发表了一篇关于左右不对称评论文章的新加坡分子与生物细胞研究院的苏蒂托•罗伊 (Sudipto Roy) 说.

　　心脏是第一个显现出可见不对称的器官.从简单的一个管状结构开始,它向左弯曲成环,再逐渐在两侧生长出不同的结构,形成泵血所需的心房心室与血管.

　　同时,其它器官也开始了移动.胃脏与肝脏分别顺时针地从胚胎的中线移开.大肠在其右侧生长出阑尾.右肺长出三片肺叶,左侧只长两片.

　　但这些可见的变化都是在胚胎发育出自己的左右差别相当一段时间之后才出现的.实验显示,在看着还是对称的时候,胚胎就开始向两侧生产不同的蛋白质了.

　　打破对称的关键点与Nodal蛋白

　　生物学家们已经找到了打破这个对称的关键部位：胚胎中线上一个叫做节点 (node) 的小凹陷.节点的内部有着数百根被称为纤毛 (cilia)
的细小的绒毛,它们以每秒10次的速率不断地回旋着.

　　这些旋转的纤毛朝头部的反方向倾斜开.这个倾斜对于它们为身体划分左右的能力来讲是至关重要的.最近纪念斯隆-凯特灵癌症中心 (Memorial
Sloan-Kettering Cancer Center) 的凯瑟琳·V·安德森 (Kathryn V. Anderson)
和她的同事令节点内纤毛倾斜所须的基因失效.尔后他们在《发育学》(Development)期刊中报告道,基因失效后的变异导致了一些小鼠胚胎发育成了镜像对称的结构.

　　纤毛的倾斜是至关重要的,因为胚胎的周身被包围在一层薄薄的液体之中;如果这些纤毛是笔直的,它们会向各个方向推挤这液体,从而不让液体产生任何流动.“这就像搅拌器,”诺里斯博士讲道,“液体在里面一圈又一圈地流动.”倾斜的纤毛将液体从右向左地沿同一方向推挤.当科学家们将这种流动的方向逆转后,结果胚胎中器官的位置也发生了逆转.

　　要开始一个胚胎的正常发育所需要的只是一个非常微弱的向左的流动：日本大阪大学的科学家们发现仅仅两根转动的纤毛就足以胜任.

　　于是这就又产生了一个问题：“如果我们并不需要那么多纤毛的话,那么长这么多纤毛究竟是作什么用的?”就如诺里斯教授所言,“我们不知道.”

　　胚胎外的液体一流起来,只需三至四个小时就可以完成对于左右的划分.至于其间具体的变化步骤,科学家们也只是有一个粗略的了解.

　　在第一步中,液体流经节点、一直流到其左侧的边缘.边缘上环绕着不旋转的纤毛.它们通过某种方式对液流做出反应,可能直接弯曲,也可能由液流传递某些蛋白质.“我们还不知道其中详尽的细节,”诺里斯博士讲道,“不知道此刻这些细胞中的运作机制是怎么样的.”

　　先不管这些细节,总之节点边缘上的纤毛对液流做出了反应——有可能是通过释放扩散到附近细胞中去的钙原子实现的.这些细胞会因此释放出一种叫做Nodal的蛋白质.这种蛋白质会在胚胎的左侧扩散开来,并促使其它细胞也释放自己的Nodal蛋白质,从而使整个胚胎的左侧通过这种机制充满了Nodal蛋白质,而右侧则几乎没有.“Nodal蛋白质促生Nodal蛋白质,我们就这么起步了.”诺里斯博士讲道.

　　科学家们如今仍在研究着Nodal蛋白质是如何决定人体生理结构的.近年来,许多研究者们使用胚胎透明的斑马鱼取代了老鼠作为实验对象;斑马鱼胚胎中的细胞可由基因工程改造为会发光的,从而使器官的形成得以被观测到.

　　普林斯顿的伯丁博士研究胚胎细胞围绕器官迁移时Nodal蛋白质是如何促使斑马鱼心脏的生理结构成型的.“Nodal蛋白质似乎是直接指示左侧的细胞比右侧更快地移动.”

　　正如她和她的同事在《科学公共图书馆.遗传学》(PLoS
Genetics)一月刊中报告的那样,左侧快速移动着的细胞会顺时针地拉扯整个心脏.由这个初始的扭动开始,心脏便逐渐发育出明显不同的左右两侧.

　　有些研究表示,这些早期的信号同样会影响脑部的发育.科学家们很久以前便认识到人类左右两侧的大脑有着重要的区别.比如右半脑在理解他人精神生活方面有着重要的作用;左半脑则对于注意力的集中来讲至关重要.其它脊椎动物也有着左右脑之间的差别,但这种不平衡的结构是如何起源的对我们仍然是一个谜.

　　“我认为在脊椎动物之中,我们了解最多的就是斑马鱼了.”范德堡大学 (Vanderbilt University) 的生物学家约书亚·T·盖姆斯
(Joshua T. Gamse)
说.盖姆斯博士和其他研究者发现,Nodal蛋白质会刺激鱼脑中一个小的部位从而使鱼脑的左右两侧的生长有所不同.这一点的不同其后会向外发散至大脑的其它部分.但至于人类和其它哺乳动物是否也有着类似的发育模式我们就不太清楚了.

　　不完全内脏逆位的麻烦

　　在着眼于这些生物信号的同时,科学家们同样也在研究着那些或许与左右不对称信号被干扰有关的发育异常.

　　内脏逆位,贝利在1788年所描述的这种内脏完全反转的症状大概是此类发育异常中最有戏剧性,却又是最无害的.

　　“身体的对称轴完全反转的人可以很正常的生活,如果不是你的医生发现你心脏位置有误的话,不会有人会注意到.”伯丁博士这样讲道.

　　这种完全的逆位症状要相对安全,因为所有的器官相对还排列正常.“你可以看看镜子中自己,看着很正常,”诺里斯博士讲道,“你不会因为反着看自己,就觉得自己变得不像人类了.”

　　真正的危险在于不完全的内脏逆位.——“当内脏间变得混乱,彼此之间变得互不相配的时候,”诺里斯教授这样形容道.

　　最令人担心的情况就是心脏受到影响.“如果你把心脏放错了位置,而其它器官在正确的位置,”伯丁博士讲道,“那几乎一定是致命.”

　　在其它案例中,心脏正确地长在了身体的左侧,但心脏内部的结构——瓣膜与心房心室——长错了位置.这种症状未必是直接致命的,但在以后的生活中会变得危险,需要复杂的手术才能将心脏的结构修改回来.

　　伯丁博士希望这些关于内脏左右逆位的研究日后可以带来能预测不易察觉的心脏缺陷的遗传测试.她还看好尝试用干细胞重建受损心脏的应用.

　　“这将不光是制造‘正确的’细胞,”她说,还需要将这些细胞放置在生物体三维结构中正确的位置上,并且给予它们正确的信号,让它们向着正确的方向生长发育.

　　“而在这些信号当中,”她说,“左右方向的信号是其中之一.”

　　不必紧张不安,身体不完全对称不是什么问题.

　　在人们的印象中,人体的左侧和右侧似乎都是对称的.因为谁都知道,如果通过鼻子到两腿中间作一条中轴线,那么,一双脚、两条腿、一双手、两只眼睛和一对耳朵等,就显得十分对称.除此之外,毛发的分布,人体表面的凹凸不平,也是左右对称的.鼻子和舌头等虽然是成单的,但是鼻子位于面部的中央,舌头居于口腔中间,而且它们的形状也是左右对称的.

　　其实,人体的左右两侧并不完全对称.一个小小的实验可以证明这一点：拿一张自己的正面照片,依正中线分成左右两半,然后分别按左半部和右半部复原,结果就会得到两个与原来不同的人像.

　　从外到里无一对称

　　仔细观察你周围的人,会发现人体中的不对称现象比比皆是.大部分人的额部,左侧比右侧稍大一些,所以右面颊略微向前突出.有些人的眼睛,一只大,一只小;一只双眼皮,一只单眼皮.有的人眉毛一高一低,耳朵一大一小.胎儿在母腹中,到第6个月就会自然地向右倾斜.人的脊柱在胸部多弯向右侧,在腰部常向左侧弯曲,因而左肩往往比较宽而高.大部分人的右手比左手长.在长度、重量和体积等方面,右腿也超过了左腿.怪不得蒙上眼睛在平地自然步行,过一段时间就会向左弯过去.当你穿上新买的鞋子走路时,往往感到一只脚的鞋子舒服合适,另只脚却并不那么舒服.原来,人的双脚一大一小,也不对称.

　　人的内脏器官也不对称.心脏的2/3在身体正中平面的左侧,1/3在右侧.左肺只有上、下两叶,右肺却分为上、中、下三叶.肝脏的大部分和胆囊在身体的右侧,胰腺的大部分和脾脏却在左侧.

　　器官的机能也不对称

　　人体不光形态构造不对称,各器官的机能也并不对称.60%的人,右眼的作用大于左眼.每个人都有两个鼻孔,左右鼻孔都能呼吸,但对人体的影响却是不同的.用右鼻孔呼吸时,大脑容易兴奋,神经处于紧张状态.因此,当你进行紧张的学习和工作时,往往用右鼻孔呼吸.左鼻孔正好相反,它是在轻松、安宁时进行呼吸的.

　　美国心理学家沃纳.伍尔夫经过多年研究,发现人脸两侧的表情不完全一样.他认为,右侧脸是“开放性”的,能表达一个人想要表达的感情;而左侧脸则是“闭关性”的,他流露出下意识的感情,因而左侧脸表达的感情是真实的.

　　美国威斯康星大学的凯.史密斯教授发现,人在讲话时,嘴唇、舌头和两颊的动作,几乎都是半边脸动得特别积极.美国人习惯使用右侧脸.而有音乐才能的人,却习惯于用左侧脸.研究证明,不管是贝多芬、舒伯特、柴可夫斯基,还是现代歌唱家、演奏家,几乎无一例外.

　　机能不对称最明显的例子,莫过于左右手的功能了.大多数人习惯用右手,他们用右手写字、吃饭、干活.也有少数人爱用左手干活,他们的左手似乎比右手更重要,更起作用,通常称他们为左撇子.

　　对称,能给人以一种圆满、匀称的美感.

　　美的“三要素”是简单、对称、和谐.

　　匀称的人体暗合着黄金律.从外表上看起来,复杂的人体是如此简单,而外表简单的人体,却又处处对称.你说人体美不美?

　　据说,“对称”一词最早出现在公元前5世纪.古希腊著名雕塑家波利克里托斯在一本讨论雕塑中的理想比例关系的著作中就提出来了.

　　自然界处处显示出形象对称性,像人体,乃至鸟、兽、鱼、虫,大都是左右对称.人体的双目、双耳、双手、双足,惟妙惟肖,左右两半部十分对称.

　　除了左右对称外,还有所谓“轴对称”、“中心对称”等.肚脐被称为人体体表的“黄金分割点”,是重要的体表标志.如果没有这个标志,要把人体分成对称的两半就困难多了.

　　然而,人体也是一个复杂的几何图形,有点、线、面、三角形、圆形等.在人体的细节上,并非绝对对称.比如,有的人脸一半大、一半小;有人的眼睛一侧大,一测小;有人的眉毛,一高一低,一平一翘;有人的耳朵,一大一小,一尖一圆.有的人尽管看上去似乎左右很匀称,但留心观察,仍可找到若干不对称之处.所以,人体的这种不对称现象比比皆是,又千变万化.

　　其实,不但从头到脚的外表形态是这样,而且从外到里、从静态到动态,也都是如此.

　　首先看一下头面部.

　　头和面部的左、右侧发育,绝大多数是不一致的.如果任取一张脸部的正面照片,依正中线分成左右两半,然后分别按其左半部和右半部复原,结果可以得到两个完全不同于原来的人像.

　　在头面部的不对称现象中,有人左侧较为发达,也有人右侧较为发达.虽然两侧的差别并不大,但毕竟是有差异的.

　　国外有人调查,其左侧较为发达的有外耳、眼及鼻唇沟(即嘴巴两侧斜上方的两条较深的皱纹);而右侧较为发达的有脸、鼻孔.

　　由于右脸往往比左脸大,因此,人的面部中线常偏向左侧,鼻尖也常歪向左方.同样,嘴巴的两角,往往右高大低.此外,头顶部的发旋,约有80%是向右的顺时针方向.

　　再看躯干、四肢部.

　　脊柱在胸部多弯向右侧;在腰部,则常弯向左侧.随之,左肩往往较高,且似乎较宽.

　　根据测量,人体上肢左右两侧长度相等的,仅占18%;大部分人(占75%)是右侧比左侧长;剩下的7%,则相反,右侧比左侧短.

　　骨骼的测量同样如此：右侧骨骼较左侧骨骼的直径大并较粗壮.下肢与上肢类似,无论在长度、重量及体积等方面,右侧常常比左侧略大.然而,两侧下肢的差别不如上肢明显.约有52%的人的右侧下肢占优势;15%的人的左侧下肢占优势;两侧相等的,占33%.至于躯干和上、下肢的肌肉,一般都是右侧较为发达.

　　人体的内脏器官,同样普遍存在左右不对称的现象,并且更为明显.

　　解剖学家早已指出,人都是偏心的.心脏的2/3居于身体正中平面左侧,l/3在右侧;右肺分为上、中、下三叶,左肺则分上、下两叶;右肺较左肺宽而短,且右肺重于左肺;右肺与左肺的重量之比,男子为10：9女子则为8：7;肝脏的大部分及胆囊在身体右侧;胰腺的大部分及脾脏在左侧;胃在中等程度充盈时,大部分位于身体左侧.胃的上缘较短,叫胃小弯,凹向右上方;胃的下缘较长,叫胃大弯,凸向左下方;两只肾脏,左肾细长,右占宽短,且左肾较右肾梢重、位置略高;左、右两个大脑半球也不完全对称.大脑半球前上方的额叶,右侧较左侧略大;而后下方的枕叶,则左侧较右侧稍大.此外,男子的睾丸,左侧常比右侧略大,且在阴囊中的位置较低,约低1厘米.

　　既然人体的外表形态和内部构造均存在不对称现象,那么,与此相应的功能方面,同样存在不对称,最明显的例子是手.大多数人是右利手,日常生活中习惯使用右手.少数人是左利手(俗称左撇子)和混合利手.

　　同样,下肢功能的不对称也有很多表现.例如,多数人习惯用右脚踢球,用左脚迈出第一步;在跷二郎腿时,往往用左腿作支柱;两腿安静站立时,总是一侧膝关节过伸,作为支撑腿,另一侧稍屈作为支架,然后轮替交换,即所谓不对称站立.

　　再如,当你用放大镜或显微镜,或通过一小孔、裂缝观看某一物体时,多数人喜欢用右眼.由此可见,人的大脑两半球功能也是不对称的,往往是左侧占据优势,即称为优势半球.

　　研究这些不对称现象,对于医学、艺术和人类学都具有很大价值.只有通过对正常人的不对称现象研究,才能显示出人体的异常不对称：哪些是先天性变异或畸形;哪些是后天性的病理改变.这对临床医学诊断将有很大帮助.像有的人的嘴巴明显歪向左侧,这就不是正常的不对称了,而是由于他的右侧面神经瘫痪,从而形成该侧面部肌肉松弛,加之健康侧(左侧)面部肌肉的收缩,结果把嘴巴拉向左侧,造成了歪嘴巴.又如,一侧短肢、一侧多囊肾,这也不是正常的不对称,而是属于一种畸形.

　　同时,绘画、雕塑和人类学的人像复原等,如果不具备正常的不对称知识,那就难以想像能创作出自然逼真、栩栩如生的作品来.

　　总的来说,人体是对称的,不对称的只是一些细微的差别,一般都是正常的现象.左、右两侧的差别,有的明显,有的不明显.因此,当发现自己身上有某些不对称时,或看到别人身上存在不对称时,不必大惊小怪

　　相关资料与图片均来自于网络：通过百度搜索

　　相关参考文献来源如下：

　　果壳　　编译自：《纽约时报》,Growing left,growing right

　　天涯问答:http://wenda.tianya.cn/question/0d9c7cf1b2c0b7de