真问真答：为什么绝大多数海螺都向右旋转｜大象公会
2016/8/25 22:12:22刘大可 大象公会

    

     海滨生活的人往往有过沙滩拾贝的乐趣，内陆长大的人也常常捉过雨后的蜗牛，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。

     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 到 8 万个物种，约占全体动物界物种总数的 5%左右——但在已经记录的 3 万多个腹足纲动物中，左旋的只略多于 1 千种，其中左旋的海螺少于 2%，左旋的蜗牛略多，约有 5%。

    

     多种腹足纲软体动物，它们都是右旋

     直接针对这一强烈不平衡的现象，较早认为螺壳的旋转方向与地球自转有关，但这个假说实在站不住脚：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。

    

     新西兰的巨型食肉蜗牛，不但生活在南半球，而且是最大的陆生螺之一，但并没有出现更多的左旋个体

     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：如下图所示，腹足纲的软体动物普遍采用这种侧面扭合的方式交换精子，而腹足纲的软体动物不仅螺壳旋转，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螺交配。

    

     一对交配中的蜗牛，它们虽然是雌雄同体，但必须异体受精

    

     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，它的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，就好像抛起的均匀硬币必然以某一面落地，但是我们没有必要分析菊花朝上的原因，如果再抛一次，保不齐就是“1”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，随着体型增大，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？进一步的，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？

    

     长旋螺属的旋向很特别，既有左旋的也有右旋的，甚至有些种左旋右旋大致相等——它们因为这种罕见性状而成为遗传学和发育学的重要标本

     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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