“全球徵婚”三年後,它單身的原因終於被科學家找到了
三年前,蝸牛傑里米的“全球徵婚”引發了 BBC、《紐約時報》等知名媒體的關注。傑里米不是什麼珍稀物種,但由於它的殼是罕見的左旋,生殖器也長在對側,它無法和一般的右旋同類交配。
如今,諾丁漢大學的科學家終於發現,傑里米的罕見特徵並非因為遺傳,而是來自於偶然的發育錯誤。這項研究或許能幫助我們理解生物體的左右不對稱如何產生。
2016 年,英國倫敦西南部,一位從自然歷史博物館退休的科學家在堆肥上發現了一隻散大蝸牛。這是地中海和歐洲西部非常常見的一種蝸牛,法餐中吃的就是它。但是眼前這隻蝸牛與眾不同:它的殼是左旋的。
揹著左旋殼的散大蝸牛,就像心臟長在右側的人類一樣罕見。退休科學家將它託付給研究蝸牛的演化遺傳學家、諾丁漢大學的阿格努斯·戴維森博士。它被命名為傑里米,這個名字來自於一位著名的園藝愛好者——英國左派政治家、當時的工黨領袖傑里米•科爾賓。
戴維森想知道是什麼使它產生了這種罕見特徵,這背後涉及一個演化中的深層問題:生命體為何總是左右不對稱的。但是首先,傑里米需要留下後代。
全球“徵婚”
蝸牛是雌雄同體的生物,但它們通常需要和另一個個體交換精子,才能完成繁衍。而因為身體映象翻轉,傑里米無法和普通的同類交配。
散大蝸牛的生殖孔位於頭部後方右側,一方接觸到另一方的生殖孔時,就會釋放出堅硬的“戀矢”,將精子送進對方體內,對方也會禮尚往來。
如果傑里米遇到了普通的同類,對方靠近它的身體右側,只會發現“埠呼叫失敗”。它們也無法藉助視覺調整姿態,因為蝸牛的視力極差,基本只能分辨白天和黑夜。實際上,統計顯示散大蝸牛的“戀矢”約有三分之一會脫靶。
傑里米需要一個同樣揹著左旋殼的伴侶。2016 年 10 月,戴維森透過社交媒體為傑瑞米發起了“徵婚”,並很快引發了各大媒體的關注。蝸牛愛好者和蝸牛養殖場、蝸牛餐廳的員工們都行動起來,其中一個來自西班牙的養殖場就找到了 4 只。這起“全球徵婚”也成為科學傳播的一個經典案例。
相親物件找到了,但成不成還得看緣分。一個月後,來自英國東部的小左和來自西班牙的託梅烏被一同帶到傑里米面前。在全世界關切的目光下,小左和託梅烏選擇了彼此。
好在,經歷了重重波折後,傑里米最終得到了屬於自己的機會。2017 年 10 月,託梅烏產下 56 個卵,其中大約有三分之一是傑里米的孩子。傑里米幾天後自然死亡,沒能見上一面,不過“從科學上講,它不太可能認得出”,戴維森說。
傑里米所有的孩子都有著右旋的殼。
遺傳還是意外?
在那次行動中,世界各地的熱心人共找到了 45 只左旋殼蝸牛。法國人菲利普·托馬斯還幫助設計了蝸牛繁育專案,如今這個家族已經繁衍到第四代,共產生了 15000 個個體。
經過統計分析,戴維森認為散大蝸牛的左旋性狀通常是偶然的發育錯誤的後果,而非可遺傳的性狀。這篇論文今天在英國皇家學會出版的《生物學快報》發表。為了感謝幫助參與尋找左旋蝸牛的公眾,戴維森將“公民科學家”和托馬斯一同列為共同作者。
在這項研究中,F0 代的 13 只蝸牛產下 1120 個後代,F1 代的 63 只蝸牛產下 3598 個後代,F2 代的 107 只蝸牛產下 3576 個後代。這些後代全部為右旋,說明左旋性狀不是由單一等位基因決定。
研究者們還同步進行了其他的雜交實驗。他們使一個左旋 F1 個體和法國一家蝸牛養殖場中找到的 32 只右旋個體交配,其中 6 只產下總計 6302 個後代,其中有 17 個左旋個體。這表明可能存在使個體更容易發生映象翻轉的遺傳因素。
根據來自蝸牛養殖場的資料,戴維森估計左旋在散大蝸牛中自然發生的機率不超過四萬分之一。
向左走,向右走
許多生物都有著大體對稱的外形和不對稱的內部結構,比如人類的心臟一般長在身體左側。大約萬分之一的人有著映象翻轉的身體結構,這種情況稱為內臟反位。許多動物也有自己的“慣用手”。軟體動物的殼大多數為右旋。
並且,左右不對稱在發育過程中出現得很早。此前戴維森團隊的另一項研究發現,在蝸牛 2-細胞胚胎和 4-細胞胚胎中都已經能觀察到基因表達的不對稱,在這一階段使用抑制形成蛋白的藥物能夠使蝸牛胚胎生長出映象翻轉的結構;而在青蛙早期胚胎中,用藥物抑制形成蛋白或使其過度表達都會導致不規則發育。這篇論文於 2016 年 2 月在《當代生物學》發表。在脊椎動物中,早期胚胎中纖毛的定向運動會驅使液體定向轉動,打破胚胎的左右對稱。
不過總的來說,對於生物為何產生了不對稱,以及為什麼大部分螺殼是右旋、大部分人是右利手,我們還了解得很少。戴維森也說:“我們已經知道兩個‘左撇子’通常會生出‘右撇子’,至少對於散大蝸牛來說是這樣的。其他一些蝸牛的左旋是可遺傳的性狀,但是我們仍不知道這個過程如何發生。如果我們能回答這些問題,這或許有助於理解其他動物的左右不對稱如何形成,包括我們自身。”
Angus Davison, Philippe Thomas and ‘Jeremy the snail’ citizen scientists. 2020 Internet ‘shellebrity' reflects on origin of rare mirror-image snails.Biol. Lett.1620200110
4.https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-982200056-7#
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