向左，向右 人體器官不對(duì)稱之謎

1788年的一天，英國倫敦亨特醫(yī)學(xué)院的學(xué)生們?cè)诮馄室痪吣行允w的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)了一些令人驚異的事情。這個(gè)男人的解剖結(jié)構(gòu)是正常人的“鏡像”——他的肝臟長在左邊，心臟長在右邊。驚訝的學(xué)生們趕緊跑去找他們的老師，蘇格蘭醫(yī)生、病理學(xué)家馬修·貝利。但這位見多識(shí)廣的老師同樣被震驚了，他后來寫道：“即便那些最著名的解剖學(xué)家也沒有見過這種離奇到嚇人的情況?！?/p>

這是有關(guān)內(nèi)臟器官反置的首次詳細(xì)描述。兩個(gè)世紀(jì)后，身體器官的左右之謎仍然迷惑著科學(xué)家。如今，英格蘭醫(yī)學(xué)研究理事會(huì)的發(fā)育生物學(xué)家多米尼克·P·諾里斯博士與其他一些科學(xué)家開始回答這個(gè)問題，他們從胚胎發(fā)育入手，試圖找出人體的左右之謎。

纖毛“攪起”不對(duì)稱

胚胎發(fā)育的最初期是左右對(duì)稱的，左邊是右邊的完美鏡像?？梢悦黠@看出左右不對(duì)稱的信號(hào)大約出現(xiàn)在胚胎發(fā)育的第6周前后。心臟首先展現(xiàn)出可以看得見的不對(duì)稱——心臟起初是一個(gè)小管，然后向左成為一個(gè)環(huán)。從這一時(shí)刻起，心臟的左右開始不對(duì)稱地生長，兩邊的結(jié)構(gòu)就不同了。與此同時(shí)，其他器官開始向不同位置移動(dòng)。胃和肝臟從胚胎的中軸線向右動(dòng)，大腸在其右邊長出闌尾。右邊的肺長出三個(gè)肺葉，但左邊的肺卻只有兩個(gè)肺葉。

實(shí)驗(yàn)人員還發(fā)現(xiàn)，其實(shí)看上去還對(duì)稱的早期胚胎在其兩邊就已產(chǎn)生出不同的蛋白質(zhì)。生物學(xué)家指出了這種左右對(duì)稱被打破的那個(gè)起始點(diǎn)：胚胎中軸線上的一個(gè)非常微小的節(jié)點(diǎn)。這個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)生長著無數(shù)根極其細(xì)微的纖毛，它們以1秒10次的速率旋轉(zhuǎn)。

這些旋轉(zhuǎn)的纖毛都是傾斜的，這使得它們具備把人體分成左右兩邊的能力。最近，美國紐約斯隆—?jiǎng)P特靈紀(jì)念癌癥中心的凱思琳·V·安德森和她的同事們破壞了使節(jié)點(diǎn)中的纖毛能夠傾斜的基因。這種基因突變讓一些小白鼠的胚胎發(fā)展成鏡像解剖結(jié)構(gòu)。科學(xué)家們解釋說，胚胎在一個(gè)充滿液體的環(huán)境之中，如果纖毛是筆直的，那么它們就無法使液體向統(tǒng)一方向流動(dòng)。打個(gè)比方說，纖毛就像攪拌機(jī)。它們不斷旋轉(zhuǎn)，把液體推向一個(gè)方向——從左邊向右邊。這就自然而然地打破了胚胎的左右對(duì)稱。當(dāng)科學(xué)家們使小白鼠胚胎中的這種液體流動(dòng)方向逆反之后，就長出相反的器官。

日本大阪大學(xué)的科學(xué)家報(bào)告說，僅兩個(gè)纖毛的旋轉(zhuǎn)就足以使這一工作完成。一旦液體開始流動(dòng)，只需要3個(gè)或4個(gè)小時(shí)，胚胎器官是向左還是向右發(fā)育就被決定了。在第一個(gè)階段，液體橫跨節(jié)點(diǎn)流動(dòng)，直到它到達(dá)左邊的邊緣。邊緣的環(huán)狀纖毛并不旋轉(zhuǎn)，不知道是什么原因，雖然這些纖毛不旋轉(zhuǎn)，但它們對(duì)流動(dòng)卻做出了反應(yīng)。

不對(duì)稱信號(hào)可能也會(huì)影響大腦發(fā)育

目前我們還不知道事實(shí)的真相，不明白導(dǎo)致這一情況發(fā)生的機(jī)制。但科學(xué)家們猜測，細(xì)胞可能通過釋放一種“節(jié)點(diǎn)蛋白質(zhì)”做出反應(yīng)。這些節(jié)點(diǎn)蛋白質(zhì)從胚胎的左邊擴(kuò)散開來，進(jìn)而刺激其他細(xì)胞釋放它們自己的節(jié)點(diǎn)蛋白質(zhì)，促使裝載有這些節(jié)點(diǎn)蛋白質(zhì)的小環(huán)向左邊移動(dòng)，而不是向右邊。

科學(xué)家仍在研究節(jié)點(diǎn)蛋白質(zhì)是怎樣幫助決定身體兩邊的解剖結(jié)構(gòu)。最近幾年，許多研究者將聚焦點(diǎn)放在斑馬魚身上——斑馬魚擁有透明的胚胎，而且通過人工技術(shù)，斑馬魚胚胎中的細(xì)胞能夠被染成紅色，這讓科學(xué)家們能夠觀察到器官究竟是如何形成的。

普林斯頓大學(xué)的伯丁博士研究節(jié)點(diǎn)蛋白質(zhì)是如何通過影響胚胎細(xì)胞向心臟移動(dòng)來塑造斑馬魚心臟的解剖結(jié)構(gòu)。她說：“節(jié)點(diǎn)蛋白質(zhì)看上去好像是直接告訴左邊的細(xì)胞，你們要比右邊的細(xì)胞更快速地移動(dòng)?！边@些左邊快速移動(dòng)的細(xì)胞拖動(dòng)整個(gè)心臟向右旋轉(zhuǎn)。從這一初始的旋轉(zhuǎn)開始，心臟發(fā)育出了其與眾不同的左邊和右邊。

一些研究結(jié)果表明，這些早期信號(hào)同樣也會(huì)影響大腦的發(fā)育?？茖W(xué)家們?cè)缇椭廊祟惔竽X的兩個(gè)半球有重要的區(qū)別。比如，右半球在理解、認(rèn)知、交流等方面起著重要作用，而左半球則是集中注意力的關(guān)鍵。與人類一樣，其他脊椎動(dòng)物也有左右腦的區(qū)別，但這種不平衡的起源一直是個(gè)謎。

其他研究者也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，節(jié)點(diǎn)蛋白質(zhì)促使斑馬魚大腦的一小部分左右兩邊發(fā)育不同。這種不同隨后向外輻射到大腦的其他部分。但是，目前尚不清楚人類和其他哺乳動(dòng)物是否也有相同的發(fā)育機(jī)制。

把下一步研究引向基因測試

對(duì)于生物個(gè)體而言，器官這種左右顛倒的紊亂可能是致命的。貝利醫(yī)生1788年描述的例子可能是醫(yī)學(xué)史上最有名的個(gè)案，但其實(shí)它更代表著器官反置的危害性。他們同樣能走路、能活動(dòng)，自己和他人都不知道你身體里的秘密，直到醫(yī)生指出“你的心臟不在它應(yīng)該的位置上”。

但這還不是最危險(xiǎn)的情況——真正的危險(xiǎn)是不完全反置。也就是說，如果你所有的內(nèi)臟器官都是反置的，或許也是安全的，因?yàn)樗羞@些反置的內(nèi)臟器官都與其他器官相互聯(lián)合。但“如果你的心臟長在錯(cuò)誤的位置，而其他器官的位置都是正確的，那么這種錯(cuò)誤通常是致命的”。

還有一種不易察覺的危險(xiǎn)情況——心臟長在正確的位置，但心臟瓣膜和房室卻長在錯(cuò)誤的一邊。這些紊亂可能不會(huì)立即致命，但這將使今后的人生變得非常危險(xiǎn)?？茖W(xué)家們建議，如果發(fā)生這種情況，可能需要通過復(fù)雜的手術(shù)重新安置心臟。

科學(xué)家希望把人體這種左右紊亂的研究引向基因測試。簡單地說，就是希望從基因的層面找出導(dǎo)致這種紊亂的“害群之馬”，讓人類通過基因測試就能預(yù)測隱藏著的風(fēng)險(xiǎn)。再往前進(jìn)一步，就是能用干細(xì)胞重新構(gòu)造受損的心臟。這種嘗試不僅僅是要制造出正確的細(xì)胞，更要發(fā)出正確的信號(hào)，讓它們?nèi)ネ线m的位置。