科学家揪出决定壳旋方向的关键基因

捡起一只蜗牛壳，从顶端顺着螺纹往下看，它多半是顺时针向右旋转的。可偏偏有些蜗牛反着长，像是从镜子里爬出来的“左撇子”。

这个看似不起眼的问题，困扰了生物学家上百年。如今，英国诺丁汉大学与日本东北大学的研究人员终于在一种日本野生蜗牛身上，找到了决定壳向左还是向右盘旋的关键基因。 研究成果发表在国际学术期刊《当代生物学》上，主要作者是诺丁汉大学进化遗传学家安格斯·戴维森教授。 戴维森多年来一直追踪蜗牛的“左右之谜”，曾因寻找一只名叫“杰里米”的罕见左旋花园蜗牛的配偶而在英国引发公众关注。 一个蛋白，决定了蜗牛的“左右手”

研究团队的主角是日本的真蜗牛，也叫Euhadra属蜗牛。在这个类群里，有的种类壳向右旋，有的向左旋，个别物种甚至两种都有。 研究人员发现，壳的螺旋方向，也就是科学家所说的“手性”，源自编码肌球蛋白的基因中存在的天然差异。 肌球蛋白大家并不陌生，它是让肌肉收缩的“分子马达”。它与其他蛋白质携手搭建细胞骨架，帮助细胞运动和改变形状。 研究人员认为，这个基因里几处细微的变化，会影响胚胎发育极早期细胞的旋转方向，是顺时针还是逆时针。 这一步就像拧螺丝时的第一圈，方向一旦定下，此后成年蜗牛的外壳和内脏器官都会沿着同一方向盘旋生长。 换句话说，一只蜗牛长成“左撇子”还是“右撇子”，早在它只有几个细胞大小时就已注定。 戴维森指出，此前一直没人知道这些蜗牛是如何做到左右互换的，而研究发现，肌球蛋白基因的微小差异，就能造就镜像对称、却依然健康存活的蜗牛。 深山山谷里的“跨手性恋爱”

要追查这样的基因并不容易，因为左旋和右旋蜗牛通常无法交配。 原因说来有趣：它们的生殖器官分别长在身体两侧，彼此“对不上号”，基因自然难以混合，研究者也就很难用杂交的办法找出关键基因。 这项研究的突破口，是日本深山中的一个山谷。在那里，左旋和右旋的蜗牛竟然能够交配并交换基因，为科学家提供了一个天然的遗传实验场。 分析显示，左旋和右旋两种版本的基因都相当古老，而左旋版本带有自然选择的痕迹。 这一点与日本此前的野外观察颇为呼应。日本有一种专吃蜗牛的蛇，它的颌骨左右不对称，特别擅长对付右旋蜗牛，左旋蜗牛因此更容易虎口脱险。 更令人惊讶的是，这种蜗牛的左旋和右旋个体在胚胎发育中都完全正常，没有任何疾病或病理迹象。 这意味着，在真蜗牛身上，左右方向更像是一个可以自由拨动的开关，而不是一处危险的“出厂故障”。 从蜗牛壳到人类心脏 这项发现的意义远远超出了蜗牛本身。几乎所有其他动物都拥有固定的左右布局，比如人类的心脏通常偏左，肝脏偏右。 在人类和大多数动物中，器官左右颠倒十分罕见，而且往往与胚胎发育出错有关。 研究团队还把真蜗牛与一种池塘蜗牛做了对比。在池塘蜗牛中，左旋个体非常稀少，导致左旋的是另一个基因的突变，而这种突变同时会带来发育异常。 两相比较，日本真蜗牛的“安全换向”机制显得格外特别。弄清它为何能左右互换而不出问题，反过来也能帮助理解其他动物为何总是锁定在同一种身体布局上。 值得一提的是，肌球蛋白与身体左右手性的关联并非孤例。科学家此前已在果蝇中发现，一种肌球蛋白能让细胞乃至器官发生定向扭转，这暗示不同动物可能共用一套古老的“扭转工具箱”。 戴维森说，生命的基本构件本身就是有手性的分子，而这些分子最终如何搭建出同样具有手性的身体，至今仍未被完全理解。 这正是我们的心脏长在左边、蜗牛壳通常向右旋的根本所在。 这项研究的发布时机也颇为巧合。就在一周前，2026年诺贝尔化学奖授予法国化学家亨利·卡冈和日本化学家是相健三，表彰他们在不对称有机合成中发现的非线性效应和自催化现象。 这两位科学家的工作揭示了分子层面的微小不对称如何被放大，帮助解释了生命为何偏爱某一种手性的分子。 从分子的“左右手”，到细胞的旋转方向，再到蜗牛壳和人类心脏的位置，手性之谜贯穿了从化学到生命的各个尺度。 正如戴维森所说，蜗牛如何用相同手性的分子造出手性可变的身体，仍然是一个巨大的谜团。下一次在雨后的路边看到蜗牛，不妨低头瞧瞧它的壳往哪边转，那里藏着生命最深的秘密之一。