蛇胚胎在卵内几乎总是以相同的方式扭曲,科学家认为他们知道原因

在蛋内,一条正在生长的蛇似乎遵循着一个令人惊讶的简单规则。

来源:ZME科学

蛇可以是左撇子还是右撇子?当然,我们谈论的方式并不像你或我喜欢的那样。但在蛇能够移动之前,它的身体就表现出一种惊人的用手习惯。在卵子内部,正在发育的蛇胚胎绝大多数都朝同一个方向盘绕:向右。

研究人员检查了数百个胚胎后发现,这种偏差出现得非常早,在蛇拥有可以故意扭曲身体的功能性肌肉之前。这引起了他们的思考。如果不是肌肉,那是什么扭曲了蛇呢?

对 900 多个蛇胚胎的研究现已找到答案,而这一切都与卵的机制有关。

旧胚胎照片中隐藏的谜团

这一发现始于 2020 年 COVID-19 封锁期间,当时加拿大自然博物馆的进化生物学家 Tetsuto Miyashita 需要一个学生无需进入实验室或博物馆即可完成的项目。

他研究了各种想法,然后开始意识到已发表的蛇发育照片中有一些奇怪的东西。它们的线圈看起来出奇地一致。他要求学生们进行调查。

因此,当时是卡尔顿大学本科生的亚历山德拉·韦伯 (Alexandra Weber) 和她的一些同事开始搜寻科学论文和博物馆藏品。他们最终收集了 900 多个胚胎的图像,这些胚胎代表 39 种蛇和其他无肢有鳞动物(包括蛇和蜥蜴的爬行动物)。

模式一目了然。在早期发育过程中,当从头到尾时,胚胎绝大多数形成了生物学家所说的右旋或右手螺旋。这尤其令人费解,因为胚胎在肌肉发达到可以故意将自己扭转到位之前就已经这样做了。

蛇的奇怪几何形状

“在这些阶段,胚胎没有肌肉可以移动,因此不同的力量使它们以右手方式卷曲,”韦伯在加拿大自然博物馆的新闻稿中说。 “但我们不知道是什么让他们这样做。”

为了观察线圈内部,研究人员采用 CT 扫描。加州州立大学洛杉矶分校的劳尔·迪亚兹(Raul Diaz)对蛇胚胎进行了三维扫描,并揭示了团队以前从未意识到的解剖结构。

胚胎在发育过程中暂时具有不对称布局。

身体本身大致对称,但在卵子内部,胚胎并没有处于完全对称的环境中。重要的不对称性是蛋黄,在此阶段它位于胚胎的左侧。与此同时,肠道在不断生长的线圈中间形成一个相对较短的“内脏柱”。

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由于蛇的身体轴比肠道延长得快得多,因此身体会围绕绳索弯曲。因为蛋黄占据左侧,所以生长的主体被推向另一侧,使形成的螺旋偏向右侧。

“螺旋有一丝神秘感,我们才刚刚开始了解这些形状是如何在动物身上产生的,例如我们的环形肠道、蜗牛壳,以及现在这些美丽的盘绕蛇胚胎,”主要作者亚历山德拉·韦伯(Alexandra Weber)说道,她现在是不列颠哥伦比亚大学的动物学研究生。

基本上,决定蛇生长方式的不是蛇的身体,而是蛋黄。

但是蛇不会一直用右手

最后还有一个转折点。蛇胚胎不会保持锁定在右手线圈中。

随着发育的继续,蛋黄变得更小,胚胎在鸡蛋内获得更多的空间。它的肌肉也成熟了,让幼蛇能够蠕动并重新定位自己。当孵化临近时,强烈的偏差已经消失:大约一半的胚胎向右盘绕,一半向左盘绕。

所以,蛇并不是真正的“右撇子”动物。研究人员发现,在发育的特定阶段,当生长中的身体仍受到肠道和蛋黄的限制时,就会出现暂时的惯用手。

Miyashita 认为同样的方法可以帮助研究人员了解自然界中的其他螺旋,从环形肠子到贝壳。他在加拿大自然博物馆的一份新闻稿中说:“我们现在有可能进一步开发这个模型,以解释自然界中的其他螺旋形式。”

研究人员如何达到这一目标也令人感到满意。该项目开始时,科学家们只是浏览旧照片并提出一个看似简单的问题。有时,最好的科学就是这样开始的。

“这一切都是出于好奇,想看看蛇是否是‘有手的’,”韦伯说。 “跟随它深入了解它们的进化是令人兴奋的。”