手性分析

右手,左手—大脑,身体,原子和文化中不对称的起源

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克里斯·麦克马纳斯教授一直好奇于人类世界的左右现象，但是他始终找不到一本能够详尽解释左与右问题的书。最后在他自己的研究下，写出了这本《右手，左手——大脑、身体、原子和文化中不对称性的起源》。这个看似多么平常的事情，但却如此奥妙有趣。

先天的左右

十九世纪，一位名为约翰·雷德的病人被检查出他的心脏竟位于身体右侧，不仅仅是他的心脏，他身体内所有脏器都全部长在了正常人的相反方向。但所有器官并不存在结构上的错误与畸形，一切都在正常运转着，好像只是一个巧合，他们就像镜像一般全部反转。但随之而来的却是无限的疑问。为什么大多数人的心脏会长在左边？什么决定了人体器官的位置？从古至今人体器官就是长在现在的位置上吗？既然器官全部反转也并不妨碍生活，为何身体不会把器官设计在相反方向呢？

所有都是循环，最简单的问题也就又走回了最困难问题的路上。有人或许觉得这一切源于我们生长的环境，这个地球的旋转方向与磁场决定着我们的生命。要确定一个事物的左右，先要确定下来的是上下与前后。而寻找地球的南北两极需要遵照这样一个原则：右手握拳，拇指朝上，如果行星运转方向与你手指弯曲方向相符，大拇指所指的就是北极。地球的北极因而向上。但在太阳系的行星中，金星是唯一向着相反方向旋转的，它的北极在下边。生长在那上面的生物会是与我们左右相反的吗？似乎很难去考证。另一种说法是根据遗传学，因为心脏长在左边的人比较多，所以留下来的基因比较多，这样遗传下去，大多数人心脏就长在了左边。但这也并不是一个令人满意的答案。因为没有解答出为何最初心脏左边的人会比较多的问题。

显而易见的是，人体外部结构十分对称，内部器官却以不对称形式出现。不但心脏长在左边，被心脏压迫的左肺也稍小，只有两片肺叶，右肺较大些，有三片肺叶。左边肾脏也会比右边肾脏稍大一些。众所周知，生物是需要不断演变的。从一种微小的化石靴头海果可以看出，它本是一种身体外部高度不对称的动物，经过数百万年的变化后，为了能更好的适应外部生存条件，靴头海果的后代身体变得更加对称，但身体内部的对称性没有多大改变，因为这对这些生物体的生存并未产生太大影响。这种变化不仅仅发生在历史的演变中，即使一种动物的短暂一生，也是在不断变化着的。比目鱼总是平躺在海底伪装成沙土，为了方便自己的伪装，出生后本来位于两侧的眼睛会渐渐移动到同一侧，变成了并不对称的形式。而对称性绝对是有利于人类的生活，所以我们有着对称的双手双脚，还有很对称的脸部结构。

但是对于人类心脏的位置安排，还要回溯到最初的胚胎时期。1995年，美国科学家迈克·莱文和他的同事们一起观察了小鸡胚胎的心脏发育。在心脏与器官还无法用肉眼看到，而胚胎还完全处于对称的阶段时，小鸡是由一条细小的脊线组成，而一条称为“亨特节”的组织在这条线的前端形成。亨特节的后端是将要形成的脑袋细胞，而前端则是后来发育为心脏的直中线管。它本来是对称的，但在发育过程中有了一个向左的微小运动，接着是一系列的扭曲转向，心脏变落下了在左边的结局。节点对于心脏位置起了关键性的作用，它之所以决定了心脏的发育方向，是因为在节点区域上的纤毛，它们普遍是以顺时针而非逆时针的方向旋转，并且在旋转的过程中吹送了包含发育决定因素的液流体。而纤毛顺时针拍击是因为他们主要由L型氨基酸而不是D型氨基酸构成的。法国的科学家路易斯·巴斯德在考察葡萄酒发酸的机制时，比较了由葡萄中产生的天然酒石酸和用工业方法产生的外消旋酸。他发现，原来许多组成人体的分子都以两种形式出现，其中一种是另一种的镜像。但在人体中，每一种分子仅以一种形式出现。比如说糖，D型也就是右旋的，而氨基酸则是左旋的L型，依据是他们对偏振光的旋光性是向左还是向右。地球上几乎所有的有机体都是由L型的氨基酸构成的，因为它们是在有生命进化的地球上最丰富充裕的生命形式，或许最早它们来自于掉落在荒芜地球上的一颗陨星。也有物理学家指出，L型氨基酸的优势是来自于“宇称守恒的失效”，它反映在亚原子层次上弱相互作用的不对称性。

后天的左右

那些内脏器官位置反转的人，手性却并未都随着改变，也就是说，他们之间大多数还是右撇子。在英文中，写（write）和右（right）发音相同，说明不管在任何社会里，右撇子都是占主导性的。

达尔文曾经观察过他刚出世不久的儿子，发现他用右手要比用左手早一周左右时间，但最后他儿子却是个左撇子。人们也可以测试一下自己的偏侧性，比如手性，看自己写字、画画、扔球、拿剪刀等等使用哪只手比较多。很多研究调查过人们的手性，也得到了很多有意思的结果。例如有研究报告说男性左撇子概率要比女性大，而男同性恋左撇子要比男异性恋多。但这些结果的根据是什么，至今还未有定论。还有一个有趣实验，将自己双手握住，看自己哪个拇指在上。很早以前听过人们说右拇指在上的人属于理性，左拇指在上的属于感性，但没有太可靠的科学根据。而在这个调查中发现，60%的英国人左拇指在上，而且这个比例在左撇子和右撇子中是相同的。但顺着英国向东而行，穿越欧洲、亚洲和大洋洲，人们发现左拇指在上的比例在渐渐下降。也有科学家提出，手性和大脑皮层无关，而是来自神经系统。但更多科学家研究指出，手性是有遗传性的。可这些研究大多是在西方进行。我也查阅了一些在中国进行的手性研究报告，其中一份是调查的14到24岁的中国学生，调查发现强右手性或者弱右手性占的比例不是很大，而适中右手性或双手性的人占大多数，家族遗传因素也不是很大。另一份是对台北市12至16岁的双胞胎进行的调查，同样发现他们的手性和遗传因素不大，环境因素有着重要影响。人当然都是先天与后天调和而成的生物，没有人能够抵抗任何一方的力量，但或许东方对于异类的排挤会更为严重。很多左撇子小孩都是在小时候给矫正为右撇子的。西方社会确是感觉能够见到多一些的左撇子。

但左撇子与右撇子的争论一直持续着。左撇子从年代久远的古代开始就被各种社会视为不正常现象，有些社会甚至会用酷刑惩罚或者改变这些左撇子的人。但是到了现代，很多人却觉得左撇子的人要比右撇子的人聪明很多，这似乎是人们在试图用一种错误去修饰另一种错误。这也是没有什么证据可以证明的。左撇子的成功人士在左撇子中占的比例并没有比右撇子大，可能是因为左撇子这个现象现在还是被觉得特殊，所以当某位智商发达的人出现，如果他又是左撇子，大家会比较注意他的手性。在运动场上，左撇子似乎也是表现突出的，这也是因为左撇子占的比例较小，所以左撇子很适应和右撇子的人打球，但右撇子一旦遇上左撇子便不知如何应付了。总之以现在的科学水平，并未发现太多左撇子与右撇子的差异性。

续上

而对于左右的概念，并不是人们一出生就能辨别清楚的。孩子在五岁时都还不能理解左右的含义，直到七岁才能明白左右的差别。瑞士心理学家奥吉斯特•让•皮亚杰认为孩子理解左和右需要三个阶段。第一个阶段是“自我中心主义阶段”，在这个阶段中，孩子们只能从他们自身角度来理解左右。在第二个阶段里，孩子会理解到他们所见的左右并不一定与别人认识的左右相同。而在第三个阶段，左和右被看作是物体之间的关系的性质，而非物体自身的性质。只有在这“完全的客观性”阶段，左与右才达到了成熟的理解。

即使到了成年时期，有些人对于左右都不能那么轻易辨清。很多实验已经证实，许多的动物无法区分左和右。因为人类有一个不对称的大脑，而动物的大脑是对称的，一个对称的大脑无法区分非对称的刺激，或是作出非对称的反应。所以那些有着较为对称大脑的人，在分辨左右这件事情上会觉得有些困难。但如果左右分辨能力丧失的话，对自己的生活会造成很大的影响。比如会出现书写困难，在书写英文的国家里，这些人无法分出“b”和“d”，“q”和“p”。中文也是有对称的字，比如“人”和“入”。而计算数字上也会出现问题，无法分清是左边百位数字代表较大数目还是右边个位数字。而当我们分不清左右的时候，说明我们的脑部出现了损伤。

人的左脑与右脑，成全了整个的人类世界。左右脑是控制着相反身体的两侧。右脑掌控着人们的感觉世界，包括视觉、听觉、触觉、味觉等等。而左脑涉及的是我们的逻辑世界，包含了词语、符号辨别、分析能力、抽象事物等等。可以说一边是感性，一边是理性，这样完美无缺的配合着，让我们真实的感受着我们的生命存在。

遗忘的左右

这个世界被二元论划分成了两类，不是高就是矮，不是好就是坏，不是明就是暗。虽然很多时候，我们都很难分清这其中的界限。对于左右的选择，我们却总是偏向右的。我们习惯用右手握手，举起右手宣誓，或者把贵客安排在右手边。这或许基于太阳是从东方，也就是右边升起。右，也就被赋予了光明温暖的含义。在许多印欧葬礼模式中，尸体都会向着东方或者南方摆放，象征着再生。右代表了很多的高贵荣耀，很多文化中右代表着男性，左代表着女性。但在中国则是有“男左女右”的说法。有传说是因为中华民族的日月二神是盘古氏的双眼所变，日神是盘古氏的左眼，月神是盘古氏的右眼。从中医的角度上说，则是男子取气分脉与左手，女子取血分脉与右手。但不管怎样，中国也是有着“旁门左道”，“意见相左”的看法的。也有科学研究指出，人们对于右的偏好来自于天生的选择。

在生活里，究竟还隐藏着多少的左与右呢？现在世界上大部分社会中书写都是从左到右，但我们知道，中国古代有着从右到左的书写习惯，但并不仅仅是中国。古希腊在公元前6世纪，改为了从左至右的书写方式。很多地方的书写方式都是一直在演变着的，最后终于规定了一个固定方向。而从左到右写字，显然是一种方便右撇子的行为。

驾驶也是需要分清左右的。《右手，左手》的书中附注了两张地图，在上面显示了1919年和2000年世界上在右侧和左侧驾驶的国家。很明显的可以看到，很多本来在左侧行驶的国家，慢慢的都改为右侧行驶了。有些国家是为了和邻近国家统一，方便国际交通。

在政治上也有着左右的区分。而“左翼”、“右翼”这两个词汇是出现在1789年法国新国民大会。当时执行官在作出决策时，是以激进派坐在首席执行官的左侧，温和派坐在中间，贵族保守派坐在右侧来进行的。从现代欧洲民主选举中可以看出，右翼党获胜的次数要高于左翼党。这多少也与人们脑中左与右的象征有关。但另一方面，已经发展平缓的西方国家也已大多不再需要激进的革命了。

也许右撇子是不会去注意生活中处处在为自己而设计。剪刀其实是为右撇子设计，用左手使用剪刀总会感觉不舒适。微波炉的按钮放置在右边。电脑的鼠标总是放在右侧。还有卫生间的马桶边，手纸一贯是在右手边。这一切都被右撇子看作理所应当的事物，左撇子却似乎在承担着努力习惯的过程。

但也是有着左手的世界。提线木偶据说大多都是左撇子，有人说是因为提线木偶的设计者杰姆•亨森是左撇子的缘故。但更多人认为，因为提线木偶的头部最难控制，所以操控木偶者用右手来操作，左手则在操控木偶的手部。众所周之的《泰坦尼克号》中是只建造了半艘船身的，另一半船身的展现需要在后制中左右反转，而电影拍摄时选择了制造船的右半边，但在人们上船的时候，按照惯例应是从船的左侧上去，这样只能继续用右边拍摄，在后期再反转为左侧。但是反转的不仅仅是一艘船了，整个世界都被反转到了左边。仔细观察可以看出，那些与自己亲朋好友告别挥手的人们，统统变成了左撇子！

很多时候人们也是在追求着对称性的。许多布料图案都是左右对称。北京城更是以左右对称的形式而建造。这反映了人们追求和谐美好的心愿。但在现实中，总是没有完美的对称，一切总是在左右不均中寻找着平衡。

克里斯•麦克马纳斯教授的这本书中论述了众多关于左右的话题，不仅仅是我上述提到的这些。里面还附有许多图片注解，是很吸引人的一本科普读物。当然用科学的角度看问题，所有的科学理论都还未有定论。对于那些我们还未揭开谜题的事物来说，我们现在知道的事物真是不值一提。而当自己探索的越深入，越觉得自己的无知。就像苏格拉底所说：“我所知道的，是我一无所知。”

[ 本帖最后由 aa_tang 于 2008-10-4 14:12 编辑 ]

《右手，左手：大脑、身体、原子和文化中不对称性的起源》书评——Dr.刘华杰
克里斯•麦克马纳斯对我们的身体和社会的不对称性进行了引人入胜的探索。为什么大多数人都是右撇子，但心脏却在左侧？为什么男性的睾丸不对称？为什么大多数提线木偶都是左撇子？通过对这些奇妙有趣的问题的解答，麦克马纳斯为读者献上了一本充满乐趣、令人愉悦的好书。——《观察家评论》
无所不在的“手性”问题
你用左手使剪刀、筷子、鼠标吗？对于“口”字形、“日”字型和“田”字型的道路网，由左下顶角走到右上顶角，你通常会选择哪条道路呢？海螺、螺丝的旋转方向如何？北半球与南半球气旋的方向有什么区别？人的心脏为什么通常长在左侧？地球上生命体中的氨基酸和核糖为什么通常前者为L型而后者为D型呢？现代制药工业为什么十分重视手性对映体？政治中的左派和右派分别是什么意思？跟某个地外文明通信（假如存在的话），如何告诉他们“左侧”是什么意思？毕加索、爱因斯坦、富兰克林是左撇子吗？左撇子平均起来更聪明吗？……
所有这些涉及的都是手性（chirality或handedness）问题或者更准确地说叫偏侧性（laterality）问题，即左右对称性及对称性破缺的问题。它们分属于完全不同的学科领域，几乎涉及一切自然与人类现象。长期以来人类为此积累了大量素材，有的学科为此进行了深入细致的研究，如理论物理学（弱相互作用的宇称不守恒）、化学合成、心理学和人类行为学，当然也包括达尔文关于植物茎缠绕的博物学观察。
《金融时报》（2002年5月11日，Jerome Burne）的一篇书评开篇写道：“如果你跟随艾丽丝走进左右反转的镜子世界,诸多奇妙结果之一就是，食物尝起来和闻起来可能会不同。不仅如此，如果你吃点随身携带的药片，它们可能根本不起作用，或者有完全不同的效果。”“造成这些差别的关键在于，我们身体中每个细胞中由蛋白质构成的分子有自己独特的手性。多数分子有左和右两种构型，它们在化学上是相同的，但有着相当不同的效果。”它所评论的图书就是麦克马纳斯（Christopher Mc Manus）的《右手，左手：大脑、身体、原子和文化中不对称性的起源》（Right Hand, Left Hand: The Origins of Asymmetry in Brains, Bodies, Atomsand Cultures）。这本书讲述了许多科学史、文化史中真实的故事和“思想实验”性质的故事。艾丽丝是英国人以及全世界小朋友差不多都熟悉的童话人物。她穿过镜子，会看到什么，会发生什么事情？镜子与左右关系密切，镜中的像与原物呈现镜像关系，即左右对称。化学分子有左右之分，这事要追溯到著名科学家巴斯德1848年所做的一项重要工作：区分葡萄酒发酸产生的天然酒石酸与工业方法生产的外消旋酸。两者在化学上一样，但偏振效应不同。提纯后，在显微镜下观察，前者实际上只包括一种晶体，而后者却包含两种互成镜像的晶体，后者实际上是一种混合物。于是前者有旋光性，而后者不显旋光性（互相抵消了）。艾丽丝如果真在镜中世界生存，需要具备一些非常苛刻的条件，其中之一就是，她不能吃我们地球上一般生命所吃的食物，吃了也不消化，没准儿还有强烈副作用。原因在于，食物中营养物质的手性与生命的消化、吸收之间在进化过程中，在手性匹配方面已经形成了牢靠的锁定关系，不能随意改变。由此也可以设想，外星人来到地球，也许不敢吃我们吃的食物（如果他们也吃东西的话）。比如，据不久前的一则报导，东南亚有一种以蜗牛为食的蛇，其颌骨右侧的牙齿要比左侧多6枚。这种右手性蛇（专门吃具有右手性的蜗牛）不是一天两天就能够进化出来的。
“新博物学”：博物情怀＋还原论成果
麦克马纳斯站在一个新的平台上，以一种开阔的视野将手性现象联系起来进行横向对比研究，写出了这部我个人称之为“新博物学”的美妙专著。所谓“新博物学”，是相对于传统博物学而言的。新博物学不排斥各学科还原论式研究的大量成果，但努力用传统的博物精神、博物情怀将分散的知识横向综合在一起，对事物的探索不限于宏观描述，也注重机制分析。比如，达西•汤普森的《论生长与形式》（On Growth and Form）是新博物学的大师级作品。这部书也很有可能加入大师级作品的行列。
《右手，左手》作者麦克马纳斯是英国UCL（1826年建立的一所不同于牛津大学和剑桥大学的新型大学）心理学系的心理学和医学教育教授。麦克马纳斯还是一份心理学杂志《偏侧性：身体、大脑和认知中的非对称性》（Laterality： Asymmetries of Body, Brainand Cognition）的主编。这份杂志专门刊登关于人和非人物种中有关偏侧性各个方面的高质量研究论文。此杂志1996年创刊，主要兴趣在于偏侧性的心理、行为和神经关联。主编愿意考虑来自任何学科关于生物和神经非对称演化之一般问题的论文，讨论偏侧不对称性的文化、语言、艺术和社会影响的论文，以及关于偏侧性起源和发育的论文，也欢迎有关偏侧性测量和统计分析的论文。
《右手，左手》是一部获得“维尔康信托基金奖”和“安万特科学图书奖”的优秀作品。大约3年前《中华读书报》就有报导，现在终于有了胡新和教授的译本。我个人一直对手性特别是植物的手性有兴趣（我也是半个左撇子，用左手使剪刀、镰刀，右手写字、使鼠标），所以一直等着这本书呢。有一天，一位教授半开玩笑地对我说：“老胡不务正业翻译这样的书，不如用这功夫翻译点科学哲学专著。”我当即也半开玩笑地说：“不能这么看。老胡就应当翻译这本书，这本书也许比科学哲学书还重要。这本书太有趣、太好玩了。中国现在最缺少这样的书；科学哲学书倒是已有了许多。”我的意思是，胡新和教授工作十分繁忙，能够拿出大量时间翻译这样一部比较难译的博物学著作，功德无量，我们大家都应当坚决支持，对他的辛苦付出表示敬意。
生动有趣，特点多多
《右手，左手》收集的材料出奇地丰富而且能够“去伪存真、去粗取精”，有一些我也是第一次听说。该书第12章“流行的错误”很有趣，对媒体中流传甚广的一些说法进行了辨伪分析，否定了一些虚假的、以讹传讹的宣传，比如否定了尼安德特人是左撇子、左撇子更聪明更有创造力、毕加索和爱因斯坦等名人是左撇子之类说法。
到目前为止，中文世界中可与此书一比的关于手性的著作是吉林人民出版社放在“大美译丛”中出版的《生命的曲线》。有趣的是，这两部好书都与编辑范春萍女士有重要关系。我期待着她再做出一部关于手性的好书。
就我个人而言，《右手，左手》有许多特别之处给我留下了深刻印象：（1）书中介绍了皮亚杰儿童认知过程的三阶段与手性认知的对应关系。三个阶段是：主观绝对性－相对主义－客观性。（83－85页）
（2）动物身体对称性在进化过程的演变经历了三个阶段，第一阶段是放射状对称，第二阶段是两侧对称，第三阶段是与外部对称相伴的内脏不对称。这使我联想到植物界花的对称性演变过程：由辐射对称（准确说叫旋转对称）到左右对称的变化。（116页）
（3）作者多次指出，外观手性差异可能有基因差异作用为基础，但从基因片段的差异到宏观特征或者行为的差异之间，可能有很长的复杂的因果链条。（195页）另外作者还机智地指出，对初始条件作某种安排，由同样的指令，可以生成外表上不同的宏观结构（如字母b和d）。
（4）此书作者（58页）与《生命的曲线》作者以及我本人通过阅读大量植物图书都确认，在植物学界，手性定义极为混乱，甚至是相反的。《中国植物志》中讲的左旋其实是右旋。这本书很少讲植物的手性，多少有点遗憾。
（5）此书采用了一种新型的网上网下互动、相互参照的出版形式，即有一部分延伸阅读和进一步说明材料没有放在印刷版图书中，而是放在了一个专门的网站（cuturl('www.righthandlefthand.com')）上。我登录该网站读了一些注解，文献及相关说明很精彩。把那些细节介绍和延伸阅读文献都放在印刷版上势必大大增加厚度，也影响成本和许多人的阅读。而对于少部分“钻研型”读者，网上的材料非常有帮助。
《左手、右手：大脑、身体、原子和文化中不对称性的起源》，[英]麦克马纳斯著，胡新和译，北京理工大学出版社2007年1月第一版，34.00元

[ 本帖最后由 aa_tang 于 2008-10-4 14:15 编辑 ]

有趣的现象，有趣的书籍；

看不太懂哎，太多了