心臟為什么長在左邊

“出門向左轉，沿著大街一直向前走就到了。”

這是一句很常見的指路語，我們每個人大概都說過。可是你有沒有想過，對方是如何知道哪邊是左的？

這不是抬杠，而是發育生物學必須回答的一個很重要的問題。眾所周知，所有高等動物都始于一只受精卵，我們可以把它想象成一個圓球，沒有左右之分。之后這個受精卵開始分裂，形成復雜的胚胎。人類胚胎發育前期都是左右對稱的，直到第六周的時候，未來將會發育成心臟的那根管子才開始向左彎曲，然后胃和肝臟分別向身體中軸線的兩側漂移，大腸則在右側長出一個闌尾，再后來肺部也分出了左右，右肺長出三個肺葉，左肺只長出兩個。但是，腎臟和女性卵巢等少數器官卻沒有區別，依然左右對稱。

這個過程聽上去很簡單，可是這些不同的器官是如何知道自己該往哪里長的呢？答案比你想象的要復雜得多。

從數學上講，任何一個三維物體的前兩維都是不需要參照系就可以建立起來的。讓我們想象一個圓球，隨便找出一點當作頭，對應的部位就是尾，這很容易理解。接下來，我們再任意找出一點當作正面，對應的一側就是反面，這也毫無問題。但是第三維就不那么容易建立了，如果沒有參照系的話，我們是無法確定左右的。

為了說明這一點，請把自己想象成一個圓球，身處一個左右完全對稱的物體內，請問你將如何知道自己是在左側還是右側呢？事實上，如果沒有其他參照物（比如自己的手）的話，這是一個不可能完成的任務。

別小看這個問題，對于一個正在發育階段的胚胎來說，這可是個大麻煩。如果一個胚胎內的細胞分不清左右，只能隨機地選擇身份的話，那么我們人類將有一半心臟在左，另一半心臟在右。事實顯然不是這樣，這說明胚胎細胞以某種神秘的方式判斷出了自己所在的位置。

當然了，科學是不承認“神力”的，既然大部分人的心臟長在左側，這就說明生命找到了一個合適的參照系。

化學家們發現，自然界存在一類“手性分子”，它們完全可以為左右之分提供一個初始參照系。世界上最簡單的手性分子就是以碳原子為中心的氨基酸，它很像一座金字塔，碳原子就是位于塔心的法老陵墓，它通過四個化學鍵分別連著金字塔的四個角，每個角上各有一個不同的原子團。這四個原子團的排列方式有兩種，互為鏡像，彼此不能重疊。區分這兩種分子最直觀的方法就是讓它按照一定規則旋轉起來，你立刻就會發現兩種分子的旋轉方向是不同的，一個順時針，一個逆時針。

氨基酸是生命最基本的結構單位，已知地球上的所有生命使用的氨基酸都是左手性的，很可能就是這些氨基酸提供了最初的參照系。事實上，人類胚胎發育過程中的左右之分正是通過旋轉的方式確立的。

研究發現，在人類胚胎發育到第六周之前，雖然看上去仍然是左右對稱的，但實際上胚胎左右兩邊的分子構成已經出現了差異，而這種差異是由一個名為“節點”的小裝置實現的，它就像一個小坑，位于胚胎的中軸線上?？觾扔袔装賯€微小的纖毛，以每秒大約10圈的速度順時針轉動。這個小坑并不是垂直向上的，而是向胚胎的尾部傾斜。于是，隨著纖毛的轉動，胚胎細胞周圍的液體便開始從右向左流動，導致左右兩側出現了差異。事實上，科學家發現只需要兩根纖毛的轉動就足以導致胚胎左右不對稱了。

此后發生的事情存在兩個理論。著名數學家阿蘭·圖靈早在上世紀50年代就提出過一個形態發生理論，該理論認為纖毛的轉動導致胚胎左右兩側的蛋白質濃度從高到低出現了一個梯度，正是這個濃度梯度決定了左右兩側發育情況的不同。

這個理論存在了半個多世紀，甚至被寫進了胚胎學教科書。但是近年來不斷有人挑戰這個理論，比如新加坡南洋理工大學的蘇迪普托·羅伊博士發表了一篇論文，提出“節點”周圍的纖毛能夠直接感知到液體的流動，不需要蛋白質的濃度梯度就足以觸發左右兩側的不對稱發育。

研究不對稱發育的機理除了理論上的意義外，在臨床上也有價值。我們都聽說過“反轉人”，他們體內的臟器位置和正常人正相反。如果全部臟器都反轉了倒也沒有問題，可不少人發生了不完全反轉，也就是心臟和其他臟器的步調不一致。一旦出現這種情況，病人很可能有生命危險，必須提早預防。