为什么绝大多数海螺都向右旋转

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为什么绝大多数海螺都向右旋转

为什么绝大多数海螺都向右旋转2019-01-1322:23:21来源:  在海边生活的人往往有过沙滩拾贝的乐趣,内陆长大的人也曾捉过雨后的蜗牛,于是有不少人都注意到,几乎所有的螺壳都向右旋转,左旋的极其罕见。

这就是一个著名的眼皮子底下的学术难题,即动物左右轴向的进化问题。

那么,为什么绝大多数海螺都向右旋转呢?螺壳是一个静止的物体,并非真的存在左右运动,所以为了排除观察方向带来的分歧,软体动物研究中将螺壳的旋转方向定义为螺顶朝上、螺壳拂面朝向观察者时,螺壳开口所在的侧面方向:左边是左旋香螺,开口在左侧;右边是涡螺,开口在右侧。

根据目前的统计,软体动物门腹足纲,即各种螺、蜗牛、蛞蝓等,是全体生物中仅次于节肢动物门昆虫纲的第二大纲,有6万到8万个物种,约占全体动物界物种总数的5%,但在已经记录的3万多个腹足纲动物中,左旋的只略多于一千种,其中左旋的海螺少于2%,左旋的蜗牛略多,约有5%。

对于这一强烈不平衡的现象,早期的观点认为螺壳的旋转方向与地球自转有关,但这个说法实在站不住脚,这是因为在螺壳这样小的尺度上,科里奥利力的微弱影响根本不足讨论,而且无论南半球还是北半球,都是右旋螺更多。

而在目前的解释中,我们更多地注意到螺壳旋向与繁殖之间的关系。 例如,腹足纲的软体动物普遍采用侧面扭合的方式交换精子,不仅螺壳旋转,连同生殖系统在内的所有脏器也会一同旋转,集中在身体的一侧,所以就像螺丝和螺母那样,一只螺几乎只能和自己同样旋向的另一只螺交配。

新腹足类的典型外观:生殖系统的开口全都集中在旋向一侧这是一种有趣的现象,如此简单的性状如果能直接影响繁殖,就一定会受到选择压力的影响:在一个螺类种群中,如果存在旋向变异的少数个体,其交配机会就将大大减少,进而被自然选择淘汰。 这等效于一种非常强烈的性选择,最终实现了种群内部的派系清洗,同时也给螺壳旋向的最初来源提供了一种较清晰的假说:腹足纲虽然庞大,但全部源自晚寒武纪的一个元祖种群,这个元祖种群在进化旋转的螺壳时,交配问题也日渐突出。

右旋派和左旋派互相不能交配,却占据完全相同的生态位,这必然形成激烈的竞争,最后只有一方胜出。 至于哪一方胜利,就是个随机问题了,就好像抛起的硬币必然以某一面落地,但是我们没有必要分析正面朝上的原因,如果再抛一次,也许就是背面朝上。 从目前的化石来看,腹足纲的进化历程还算清晰。 有壳软体动物元祖趴在海底,随着体形增大,贝壳也逐渐隆起,这增加了倾倒或者被掠食者翻过来的危险,于是那些贝壳生长不均匀,盘成螺旋的个体反而幸存下来。 此后的进化逐渐增强这种适应性,所有软组织都不对称了。 而这种派系纷争一旦决出胜负,就会千秋万代地保留下来,因为这种偏向在每一次繁殖中都能得到强化,所以右旋派直到今天都是主流,只有在那些极小的种群中,左旋派才可能因为随机突变局部翻盘,进而建立一个新物种。

如果这种假说正确,我们很可能会发现左旋螺的基因多样性远远低于右旋螺。 但这也引发了另一种争议:某些罕见物种既有左旋的也有右旋的,它们通常不能交配,也就意味着它们存在着生殖隔离,那么是否意味着它们是两个物种?进一步地,那些右旋物种中的左旋突变个体,是否也要成为另一个物种?到目前为止,针对它们的研究还未充分展开,我们甚至不大清楚同一个物种的两个旋向是否生活在同一个种群内。

但有一种较合理的解释是,一个物种实际上意味着一个独立的基因库,如果旋向不同足以隔断两个群体的基因交流,那么它们就理应区分为两个物种;但那些零星的突变个体在组建起自己的基因库之前,就不能称为一个物种,而只能视为健康的畸形。

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