5.5億年前的無手蠕蟲，留下了最早的向右偏好

如果從化石堆里挑出一個數(shù)字，可能會讓今天習(xí)慣“左撇子”“右撇子”的人心里一動：在一種5.5億年前的無手蠕蟲化石中，近七成的身體彎曲方向，都指向了右側(cè)——是向左彎曲數(shù)量的兩倍。這是一群連骨骼、肌肉都還沒演化清晰的小東西，卻把一種近似“右轉(zhuǎn)偏好”的行為痕跡，留在了南澳大利亞的古老海床上。這個數(shù)字本身就帶著問題：到底是一陣遠(yuǎn)古的海流把它們統(tǒng)統(tǒng)推向右方，還是它們自己真的更愛往右扭？

最近發(fā)表在《科學(xué)報告》上的一項研究，把這個問題重新擺上了臺面。研究團隊翻出一百多塊斯普里格蠕蟲（Spriggina floundersi）化石，它們來自南澳大利亞的尼爾佩納-埃迪卡拉國家公園和南澳大利亞博物館。斯普里格蠕蟲長得像一片壓平了的小葉子，身子分成一節(jié)一節(jié)，整體不比拇指大，生活在5.38億到6.35億年前的埃迪卡拉紀(jì)淺海海底。人們對它的生活方式一直了解得很少，但這一次，它留下的彎曲姿態(tài)成了關(guān)鍵線索。

爭論其實早就有了：化石里的斯普里格蠕蟲常常是彎著身子的，有時向左弓，有時向右弓。一些研究者猜測，可能是活著的時候它就會蠕動，自己把身體扭成了這些曲線；另一些人則覺得，這些動物死后，只是被水流沖一沖、卷一卷，隨機歪成了化石里保存的模樣。換句話說，一邊在說“生物自身有方向偏好”，另一邊在說“只是環(huán)境外力擺出來的姿勢”。如果想確認(rèn)到底哪一種解釋成立，就需要一種很直觀的方式——看看是不是真有某一側(cè)彎得特別多。

這項新研究做的就是這件事。由美國自然歷史博物館的無脊椎古生物學(xué)助理館長斯科特·埃文斯領(lǐng)銜，研究人員測量了超過100個斯普里格蠕蟲標(biāo)本的身體彎曲程度。統(tǒng)計下來的結(jié)果很干脆：在判斷為死亡時身體彎曲的那些個體里，向右彎曲的樣本數(shù)量大約是向左彎曲的兩倍。如果彎曲純粹是水流隨機造成，左右方向應(yīng)該更接近五五開。這樣懸殊的比例，更傾向于指向生物自身的偏側(cè)化行為——也就是一種沒有手的“右轉(zhuǎn)習(xí)慣”。

“一旦你獲得了一種左右不對稱的特征，像斯普里格蠕蟲這樣有了左右之分，你就有可能開始看到它更偏愛某一側(cè)的證據(jù)。”埃文斯這樣向《紐約時報》解釋。這句話的深意在于，斯普里格蠕蟲是已知最古老的兩側(cè)對稱動物之一。它的身體已經(jīng)分出了清晰的左右、前后、上下，這種身體構(gòu)型今天絕大多數(shù)動物身上都能找到。當(dāng)身體一旦劃分出左右，神經(jīng)控制、運動方式就有了選擇的空間，哪怕只是一條更愿意往右邊扭的蠕蟲，也可能保留了這種偏好的最早信號。

這里需要小小地停頓一下，把“左右偏好”這個詞說清楚。在生物學(xué)里，這類現(xiàn)象叫作偏側(cè)化，最典型的例子就是我們?nèi)祟惖淖笥依?。但偏?cè)化遠(yuǎn)不止于有手的動物。鳥類喜歡用某一只爪子抓食，某些魚類更容易從特定一側(cè)攻擊獵物，就連蜜蜂在飛行轉(zhuǎn)向時也表現(xiàn)出群體性的方向偏好。斯普里格蠕蟲沒有爪子，也沒有大腦結(jié)構(gòu)保留下來，但它身體彎曲的姿態(tài)，恰好是運動偏側(cè)化一種很直接的化石印記。埃文斯團隊的統(tǒng)計，相當(dāng)于給這種古老印記做了一次定量篩選，讓隨機外力說看起來不那么站得住腳。

要理解這種判斷為什么有價值，得先看看斯普里格蠕蟲當(dāng)時的生存環(huán)境。埃迪卡拉紀(jì)的海洋里，這是一群剛剛學(xué)會“左右”的生物。在那個年代，生命剛從微觀世界走出來不久，多細(xì)胞大型生物才開始嘗試各種奇形怪狀的身體方案。許多埃迪卡拉生物是固著或飄浮生活的，而斯普里格蠕蟲很可能已經(jīng)能夠主動在海底沉積物上移動。它的扁平、分節(jié)身體和隱約的內(nèi)部分節(jié)結(jié)構(gòu)，讓一些古生物學(xué)家猜測它可能是一種早期節(jié)肢動物的遠(yuǎn)親，但具體位置至今爭議不小。

在很長一段時間里，關(guān)于埃迪卡拉生物的很多討論都集中在“它們到底是什么”上。斯普里格蠕蟲1958年由三個在埃迪卡拉山采集到的標(biāo)本正式命名，成為南澳大利亞的州化石，但它的分類地位一直像未落地的球。有人把它放進(jìn)環(huán)節(jié)動物，有人把它和節(jié)肢動物聯(lián)系起來，還有研究認(rèn)為它屬于一個已滅絕的早期分支。它的化石保存往往只有模糊的印痕，軟體結(jié)構(gòu)沒有留下礦物化的細(xì)節(jié)。正因如此，直接觀察它的“行為”幾乎是不可能的，只能靠統(tǒng)計數(shù)據(jù)說話。

這次研究正是利用了“不完美保存”里藏著的信息——彎曲。在尼爾佩納地區(qū)，許多斯普里格蠕蟲化石的末端會略微向右或向左彎，呈現(xiàn)出逗號般的輪廓。過去這些彎曲往往被當(dāng)作保存過程中的變形，或者被歸咎為底流方向的隨機影響。但埃文斯團隊仔細(xì)排除了那些明顯是地質(zhì)應(yīng)力拉長或壓扁的標(biāo)本，只選取了比較明確反映生物體原本姿態(tài)的個體。隨后他們量化了彎曲程度，并確認(rèn)了方向。結(jié)果，右側(cè)彎曲的優(yōu)勢并不是邊緣性的偶發(fā)差異，而是一種穩(wěn)定地出現(xiàn)在不同采集層位的趨勢。

這個結(jié)果同樣引起了未參與該研究的同行的注意。澳大利亞弗林德斯大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家拉塞爾·比克內(nèi)爾告訴《新科學(xué)家》雜志：“在化石記錄非常深的時間里，任何功能性不對稱——任何形式的‘利手性’的存在，都給我們提供了重要而有趣的信息，讓我們知道這些行為是如何演化的，以及它們在時間上出現(xiàn)得有多深?！边@里的“深”字，指的就不僅是化石的埋藏深度，更是演化樹的根部位置。在動物神經(jīng)系統(tǒng)遠(yuǎn)未復(fù)雜化的埃迪卡拉紀(jì)，就出現(xiàn)某種左右不對稱的運動傾向，意味著偏側(cè)化可能是一種比我們以往設(shè)想得更基礎(chǔ)的生物特征。

回到化石本身，斯普里格蠕蟲的右轉(zhuǎn)偏好究竟是怎么運作的呢？因為沒有保存下神經(jīng)系統(tǒng)和肌肉附著點，我們只能靠比較解剖學(xué)來推測。一些現(xiàn)生蠕蟲狀無脊椎動物，比如某些線蟲，在運動時也會表現(xiàn)出轉(zhuǎn)彎方向偏向，這通常與它們的感覺纖毛分布不對稱或者肌肉收縮的微小時間差有關(guān)。但這種推測不能貿(mào)然套用到5.5億年前的生物上，因為斯普里格蠕蟲的身體構(gòu)型雖然兩側(cè)對稱，內(nèi)部結(jié)構(gòu)幾乎全無保留。研究團隊也謹(jǐn)慎地沒有給出具體的神經(jīng)機制解釋，而只是用數(shù)據(jù)說明：化石彎曲方向的不對稱是真實存在的，而隨機外力很難產(chǎn)生如此穩(wěn)定的一側(cè)優(yōu)勢。

在解讀數(shù)字的時候，還有一個容易被忽略的細(xì)節(jié)。化石記錄到的彎曲，往往是個體生命的最后一幕。也就是說，它可能是在死亡過程中或剛死亡后的姿態(tài)。如果彎曲代表了死亡時刻的反應(yīng)，那和日常運動習(xí)慣是兩回事。不過研究者對此的看法是，無論它是死亡反射、掙扎痕跡還是平靜扭動后的姿勢，只要左右方向的不對稱比例穩(wěn)定出現(xiàn)，就意味著生物的神經(jīng)—肌肉系統(tǒng)在這一刻做出了不對稱的輸出。而這本身，依然屬于偏側(cè)化的一種體現(xiàn)。

這個研究的整個論證過程，就像一個安靜的法庭辯論。原告是“雙手倒不是必要條件，斯普里格蠕蟲就是最早的右轉(zhuǎn)偏好擁有者”；被告是“別多想，那只是水流推出來的假象”。研究人員拿出的證據(jù)是一百多個化石的彎曲方向統(tǒng)計，用左右數(shù)量二比一的事實，試圖說服人們外力隨機說難以成立。當(dāng)然，這個辯論還留著一扇沒有完全關(guān)上的門：水流方向如果長期固定，理論上也可能造成某一側(cè)的持續(xù)偏移。但研究者檢查過不同層位、不同埋葬環(huán)境的標(biāo)本，發(fā)現(xiàn)右彎傾向依然廣泛存在，這使得局部水流假說也顯得沒那么有力。

對于普通讀者來說，這件事的有趣之處其實不在于“無手蠕蟲”本身，而在于它悄悄捅破了一扇窗戶：我們常覺得“左撇子”“右撇子”是人類特有的文化現(xiàn)象，最多追溯到其他靈長類。但5.5億年前一條米粒大小、軟塌塌的蠕蟲，就可能已經(jīng)選擇了某一側(cè)來彎曲身體，這讓人不得不重新留意身邊那些最不經(jīng)意的身體偏好——比如你接電話習(xí)慣用哪只耳朵，進(jìn)旋轉(zhuǎn)門時更自然會朝哪邊轉(zhuǎn)。當(dāng)然，這些個人習(xí)慣遠(yuǎn)不等于演化上的證據(jù)，但這種聯(lián)想恰是科普很自然的延伸。

需要再次強調(diào)，這項研究的結(jié)論仍帶著科學(xué)應(yīng)有的謹(jǐn)慎。論文使用的措辭是“可能代表”和“傾向于”，而不是“已經(jīng)證實”。斯普里格蠕蟲的真實運動能力和神經(jīng)結(jié)構(gòu)仍是巨大的未知。偏側(cè)化行為在化石中的識別，往往依賴于大量樣本的定量統(tǒng)計，研究者自己也承認(rèn)，未來如果有更多保存完好的標(biāo)本，可能會有新的解釋。但目前的數(shù)據(jù)至少提供了一次清晰的提醒：動物的左右不對稱行為，早在演化出復(fù)雜大腦之前，就可能已經(jīng)寫進(jìn)了身體的某種基礎(chǔ)規(guī)則里。

這個規(guī)則的源頭，說不準(zhǔn)還和更基本的分子不對稱有關(guān)。一些現(xiàn)生無脊椎動物體內(nèi)的氨基酸和蛋白質(zhì)本身就具有手性偏好，只是這些化學(xué)層面的不對稱如何傳導(dǎo)到整個生物的運動行為，中間還有一段很長的解釋空白。斯普里格蠕蟲的故事只是露出了冰山一角，它沒有給出終極答案，卻貢獻(xiàn)了一個極早期的數(shù)據(jù)點。

最后可以想一想：在5.5億年前的淺海泥面上，一條斯普里格蠕蟲正小心翼翼朝前探路，遇到障礙時身體輕輕一偏，習(xí)慣性地彎向右邊，然后消失在泥層的縫隙里。這個動作在它身上重復(fù)了一生，沒有留下肌肉的痕跡，但方向偏好的統(tǒng)計信號跨過數(shù)億年，被留在了砂巖的印痕里。對于今天站在博物館玻璃柜前觀看那些微小化石的人來說，這種跨越時間的傳遞，本身就是一件不亞于發(fā)現(xiàn)“最早右手”的有趣事情。