自然科普:为甚么人类习用右手?

时间:2023-02-06 17:48:35 来源:莉齐网

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“为甚么人类习用手是人类右手”是迷信家一向在接头的标题,也被以为是习用以后最具寻衅性的迷信前沿标题之一。

约有90%的右手人类习用手是“右手”,这类在活动中优先运用一只手的科普健身操衣服短袖举措我们称为“利手举措”(handedness)。过往研讨人员以为这是为甚人类独有的特点,然则愈来愈多的人类不雅察和研讨发明植物也有相似的特点。固然脊椎植物没有手,习用然则它们会有优先运用一侧鳍、右手爪子、科普上肢或脚的为甚偏好。在被研讨的人类100多种脊椎植物中,大年夜约有三分之二的习用物种会出现“利手举措”,并且是右手群体性的偏好。

2012年,研讨人员研讨了777只大年夜型猿的双手谐和举措的用手习尚,包括黑猩猩、倭黑猩猩、巴塞健身操大年夜猩猩和红毛猩猩。他们在黑猩猩、倭黑猩猩和非洲大年夜猩猩中发清楚明了群体水平的右利手习尚,但在红毛猩猩中发清楚明了左利手习尚。

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正在用左手操作树枝取食的红毛猩猩 图片来源:Wikipedia- William H. Calvin

而对其他非灵长类植物的研讨中,迷信家也发明有袋类哺乳植物东部灰鼠和红袋鼠表示为左利手习尚。

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野生红颈袋鼠以两足姿式进食图片来源:参考文献[1]

当然,更令人惊奇的是距今5亿年前的古生物就已有“习用手”了。古生物学家经由进程研讨冷武纪三叶虫化石,发明三分之二的三叶虫后部出现左边被捕食者进击后的咬痕,而其他的三叶虫则有左边或两侧的伤口。他们料到这是冷武纪的陆地霸主奇虾(Anomalocaris)变成的,体长可达2米多的奇虾经由进程其多刺细弱的前肢捕食三叶虫,经由进程化石重建剖析,奇虾习尚用左肢固定三叶虫,用右肢合营口撕扯三叶虫。这多是最早的“习用手”的例子。

Part.1

利手举措与大年夜脑偏侧化

我们知道植物的莴笋音乐健身操举动是遭到大年夜脑或神经体系调控的,是以有实际以为利手举措与大年夜脑的支配半球的分工有关。我们把大年夜脑支配半球功用的分化称为大年夜脑偏侧化。由于神经元搜集的不合构成招致每个半球具有不合的结构和非凡功用。以人类为例,人类大年夜脑左半球担负句法和语音信息的了解剖析;右半球担负语调、非说话旗子暗记和语用的识别。

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人类支配脑的分工并不相同 图片来源:pixabay

大年夜脑的偏侧化现象在退化上并不是一个新出现的演化特点,它可以追溯到大年夜约5亿年前,一向伴跟着植物的演化汗青。研讨注解大年夜脑偏侧化并不是植物从同一个祖先那边取得,而是各自平行退化。下图是大年夜脑偏侧化的演化进程。

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大年夜脑偏侧化的演化进程 图片来源:physiology.org

图中从左到右依次为:

静水椎实螺(Lymnaeastagnalis)的偏侧化;

乌贼的视觉纰谬称性,乌贼偏好运用与主视眼同侧的触手;

和线虫(秀丽隐杆线虫)的神经体系具有纰谬称性;蜜蜂在社会交流时更喜好用左边的触角,表现了嗅觉的纰谬称性;文昌鱼(Branchiostoma lanceolatum)的嘴纰谬称;

澳大年夜利亚肺鱼(Neocratodus forsteri)中的偏侧捕食者逃避;

斑马鱼(Danio rerio)战役反响的纰谬称;

蟾蜍中的右爪的偏好(BufoBufo);

红颈袋鼠的利手举措(Notacrospusrufogriesus)

亚洲象(Elephasmaximus),黑猩猩(Pan troglodytes)在食物管义务中的右手习尚;

海豚的视觉偏侧化(Tursiopstruncatus),壁虎(Podarcis muralis)对监控和逃避举措的偏侧化;

乌龟对镜子的纰谬称视觉反响(Testudohermanni);

鸽子的侧向视觉引导寻食(Columbalivia);

金丝雀(Serinuscanaria)的纰谬称控歌;

硫冠凤头鹦鹉(Cacatua galerita)的偏好运用左脚完成抓取举措。

Part.2

大年夜脑偏侧化的怀孕女人健身操退化优势

大年夜脑偏侧化在不合生态体系的植物中普遍存在,由于它对植物顺应状况供应了资助。研讨发来岁夜脑支配半球的纰谬称性可以更好的完成方针,比如有清楚的右利手举措的黑猩猩可以捕捉到更多白蚁;大年夜脑有清楚说话偏侧化的人在扫瞄和说话方面进修得分更高;家鸡的大年夜脑偏侧化与同时完成两项义务的初等身手有关,小鸡必需在卵石中找到颗粒,同时必需留神猛禽。偏侧化鸟类可以很好地做到这一点,而非偏侧化鸟类则掉落败了。

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家鸡的大年夜脑偏侧化与同时完成两项义务的初等身手有关。图片来源:参考文献[3]

大年夜脑的偏侧化可以提高植物的生活屈服,而今以为的机制有三种:

1、假设一个植物重要运用一侧肢体或其以为体系的一侧与状况停止互动,则偏好一侧的对应的大年夜脑半球将阅历更居心的知觉或活动进修。是以,感官区分身手和活动屈服会双方面促进;

2、促进对一侧知觉或活动体系的练习会延长神经反响时辰,当植物必需对捕食者或食物快速采取举动时,更短的反响时辰可以也许资助它存活上去,具有生活优势;

3、活力有趣健身操大年夜脑偏侧化可以使信息处置更有屈服。假设在两个大年夜脑半球同时计算两个互补的信息,认知冗余就会增添。比如刚才举例的家鸡的偏侧化现象,小鸡可以更有屈服的取食和监视外界状况。而偏侧化差的小鸡它们要么看不到捕食者,要么往往把砂砾误以为谷物。

Part.3

为甚么大年夜局部人类正好是右利手而不是左利手?

前面提到的大年夜脑偏侧化的退化优势并不克不及解释一个标题,为甚么大年夜局部人的偏侧化是往同一个倾向倾斜,而不是左利手和右利手在数量上各占50%。愈来愈多的研讨注解这是基因、状况和表不雅遗传合营感染的效果。

(1)基因

人类在对斑马鱼和其他植物的研讨中找到了调控大年夜脑偏侧化发育的相关基因,那末迷信家对找到人类把持习用手的基因特别很是感快活喜好。初期的研讨以为人类的习用手现象是由单基因遗传把持,然则比来的研讨发明右利手是由多个基因介入的:包括PCSK6、LRRTM1和微管相关基因MAP2。

但是,这些基因内的遗传变异不克不及完全解释人群中利手的发生和散布,并且呈弱相关性。一项双胞胎研讨注解,基因效应只能解释双胞胎利手变异的25%,而其他75%则必需由其他成分化释。利手表示出复杂的遗传形式。例如,假设一个孩子的父母都是左撇子,那末这个孩子有26%的概率是左撇子。研讨人员对25732个家庭的双胞胎停止的一项大年夜型研讨注解,习用手的遗传率约为24%。

一项研讨剖析查询访问了50多万人的利手与初期生活成分和基因型之间的关系。剖析表示,左撇子的遗传力特别很是弱(4.35%)。出身体重,出身地点,结构性举措,或母乳饲养的发生都邑影响习用手。

(2)状况——社会文明、对象

有研讨注解,在原始人类中,右手和左手的一般共存已坚持了很长时辰。最新鲜的无争议证据来自中更新世(约425000–180000 年前)和上更新世初期(上更新世为180000–10000年前)的尼安德特人化石。研讨人员经由进程研讨他们门牙化石上的标志,发明他们运用右手或左手操作尖利的对象,切肉时,将肉夹在门牙和另一只手之间。来自对石头成品、木估中的钻孔改动活动和勺子上的磨损遗迹的研讨发明左利手和右利手也是共存的。而右利手和左利手的比例也和现代人接近,为27:2(93%:7%)

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尼安特人下颌化石及下颌前门牙吃划痕,出现清楚的右斜划痕。图片来源:参考文献[5]

时辰追溯到旧石器时代早期(约35000——10000年前),人类绘制的手印可以证明人类右利手占比多半。

在西欧洞穴的岩石上,人类为了绘制出自身的手印,用一只手拿着一根装有颜料的管子,往自身的另一只手上吹颜料,从而绘制出手印。假设人是右利手,那末他会习尚用右手拿管子往左手吹颜料,绘制出的手印是左手的手印,假设是左利手则相反。

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左边图片是原始人右手手印,右图是现代人喷绘的左手手印图片来源:参考文献[4]

研讨人员经由进程统计手印发明,阿谁时辰右利手的比例大年夜概是77%,与而今法国人的右利手77.1%的比例77.1%差不久不多。然则人类若何演化成右利手占多半的详细时辰并不清楚。

在人类的文明中,对左撇子是有成见的。很多对象和法度典范都是为了便利右撇子运用而谋划的,往往没有心识到左撇子所带来的艰辛。在很多家庭教诲中,父母会强逼左利手的孩子运用右手吃饭或写字。在20世纪的黉舍里,师长教员会强逼左撇子的先生运用右手。在有些国度,运用左手吃饭、写字或介入交流是被以为不礼貌和粗犷的。文明和状况在一定水平上会影响左撇子在人群中的比例。

(3)表不雅遗传

前面讲了基因和状况会影响利手习尚。然则遗传成分不克不及完全解释利手的遗传规律。并且对人类群体而言,社会文明和状况是影响人类习用手停顿趋向的。然则于一般而言,状况的影响并不清楚。比如养父母或继父母的习用手与孩子的习用手有关。那末能够有第三种成分影响着利手习尚。

迷信家们试图可以经由进程表不雅遗传效应来解释。表不雅遗传学机制是在不改动核苷酸序列的状况下改动基因的表达,从而招致表型改动。由于表不雅遗传DNA修饰可以遗传给下一代,是以它们可以在不改动基因型的状况下塑造利手。

有两项研讨查询访问了LRRTM1和NEUROD6基因的DNA甲基化,这是一种表不雅遗传DNA修饰情势,在习用手和这两个基因甲基化强度之间存在关系。此外,一项解剖学研讨发明,人类胚胎脊髓中的DNA甲基化形式存在严重的纰谬称性,这能够与停顿相似于利手的活动纰谬称有关。

总结,利手举措与大年夜脑的偏侧化相关,在退化上提高人类或植物的生活屈服;大年夜局部人类习用手是右手是遗传、状况和表不雅遗传合营感染的效果。

参考文献:

[1]. Giljov, Andrey;(2015). Parallel Emergence of True Handedness in the Evolution of Marsupialsand Placentals. Current Biology, 25(14), 1878–1884.

[2]. OnurGüntürkün, Felix Ströckens, and Sebastian Ocklenburg. (2020)BRAIN LATER COMPARATIVEPERSPECTIVE. Physiological Society

[3]. Rogers LJ, Zucca P, Vallortigara G. Advantages ofhaving a lateralized brain. Proc Biol Sci 271, Suppl 6: S420 –S422, 2004.

[4]. CharlotteFaurie* and Michel Raymond. Handednessfrequency over more than ten thousand years. Proc. R. Soc. Lond. B (Suppl.)271, S43–S45 (2004)

[5]. Volpato,V., Macchiarelli, R., Guatelli-Steinberg, D., Fiore, I., Bondioli, L., &Frayer, D. W. (2012). Hand to Mouth in a Neandertal: Right-Handedness inRegourdou 1. PLoS ONE

[6]. CARLESLALUEZA FOX; DAVID W. FRAYER (1997). Non-dietary Marks in the AnteriorDentition of the Krapina Neanderthals. , 7(2), 133–149.

[7].Carter-Saltzman, L (1980). Biological and sociocultural effects on handedness:comparison between biological and adoptive families. Science, 209(4462),1263–1265.

出品:中国科普博览×知乎

作者:艾比斯 知乎生物学优胜答主



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