1. 為什麼哺乳動物的心臟都長在左邊
簡單回答：因為人體的內臟分布是左右不對稱的。得，你肯定不滿意，這不是廢話嗎，為什麼人體的內臟分布就不對稱？回答：這是在人體發育的過程中就決定的。廢話，沖這回答你又有得說了，人體的眼睛，耳朵，四肢等等包括整個體態都是左右對稱的，為什麼單單在發育過程中內臟的分布就會左右不對稱呢？ 你算是問到一個重要的發育生物學問題了，就是生物體的左右不對稱性是怎麼產生的。比如脊椎動物的發育，胚胎的整個體態在早期一直是保持左右對稱的，到了腸胚期，內臟的原胚比如早期的心臟，腸道等的位置開始表現出在胚胎中的左右不對稱分布。在一個原本左右對稱的胚胎里，像內臟發育這樣的左右不對稱性是怎麼建立的？既然早期的胚胎左右完全對稱，憑什麼胚胎能知道那是左邊，那是右邊？ 這個問題很難，很難，很難。偉大的發育生物學家們直到1995年，才搞出一點名堂。他們發現，有幾種蛋白，在腸胚期胚胎里的表達是左右不對稱的，進一步的研究發現，早期心臟發育時從胚胎的中心位置翻轉到左側這個過程，正和這些蛋白在胚胎里的表達位置有關系。這算是在分子水平，首次闡明了胚胎的左右不對稱性。 可是，這僅僅是個開始，進一步的問題馬上就來了：又是什麼機制導致這些蛋白在胚胎中的表達會左右不對稱呢？要解答這樣的問題，該著遺傳學家登場了。遺傳學家們的拿手好戲就是找突變體。心臟總長在左邊不是？那好，帶著變態心理的遺傳學家們就反著來，他們在帶著各種各樣基因突變的老鼠里仔細找，看看有沒有那個基因突變，會讓老鼠的內臟分布從左右不對稱變成隨機分布。 遺傳學家們的運氣不錯，果然找到一種帶有叫做iv基因突變的老鼠，其內臟的分布是左右隨機的。這說明什麼呢？說明iv基因很可能和左右不對稱性的建立有重要關系，一旦沒有了iv基因的功能，胚胎就無法建立左右不對稱性，胚胎在發育時分不清左右，內臟的分布也就左右隨機起來了。 遺傳學家們費老鼻子勁兒克隆了這個iv基因，期間的千辛萬苦和血淚歷史我們就不提了。長話短說，他們發現這個基因表達的是一個叫做「左右dynein」的蛋白，簡稱LRD（left-rigth dynein）。這個LRD是干什麼的？原來有些細胞的表面會長出叫纖毛的結構，纖毛會不斷的朝一個方向擺動或旋轉，而這個LRD就和纖毛的運動有關系，沒有了LRD，細胞上的纖毛就不動了。 等一等，你覺得必須提醒我了，伙計，跑題了吧？我們在談動物的左右不對稱性，你怎麼扯到纖毛上去了？ 呵呵，精彩的部分就在這里。一開始，遺傳學家們也蒙了，這細胞動纖毛和心臟長左邊，八桿子也打不著啊。這玩遺傳學也真是a box of chocolates，you never know what you gonna get。不過幾個聰明的哥們不泄氣，把老鼠的胚胎看了一遍又一遍，終於發現了門道。 原來，很多胚胎細胞也長有纖毛，更關鍵的，腸胚期胚胎有個對體態形成和發育有關鍵作用的結構叫node，長在胚胎表面的中線上。在組成node的細胞的表面，有很多纖毛，這些纖毛全都按反時針方向擺動，讓細胞表面的液體產生一個向左的流動。 不要小看這個流動！因為早就知道胚胎細胞會分泌很多信號蛋白到細胞表面的液體中，纖毛所導致的這個單向液體流動，會讓細胞表面液體里包含的某些信號蛋白集中在胚胎表面的左邊而不是右邊。而胚胎左側信號蛋白的相對濃度高於右邊，正是胚胎最早的左右不對稱性來源。在這個基礎上，左右兩邊的胚胎細胞就會受信號蛋白的不同調控而表達出不同的蛋白，再進一步導致兩邊臟器發育的不對稱性。LRD缺陷的老鼠，node的纖毛不動了，細胞表面的液體也就靜止了，液體里的信號蛋白的分布就會變得左右均勻，於是胚胎的左右不對稱性就建立不起來了。 當然，我這里介紹的只是粗略的粗略，大概的大概，要弄清所有的細節，發育學家們和遺傳學家們還有很多工作要做。但可以說，對脊椎動物發育的左右不對稱性是怎麼建立的，我們終於開始有了一個大致完整的框架：胚胎上有node，node上有細胞，細胞上有纖毛，這些纖毛都朝同一個方向擺動，而正是這些幾乎看不見纖毛的單向擺動，成為了胚胎打破左右對稱格局的原動力，從而最終決定了你的心臟只長在左邊而不是右邊。一個復雜的發育生物學問題，最後歸結為纖毛運動這樣一個小小的生物力學（biomechanical）問題。自然設計的美妙，是讓上帝也要慚愧的。