[植物中为何左撇子很少？]动物世界中的左撇子.docx

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1、[植物中为何左撇子很少？]动物世界中的左撇子　　植物的茎通常向哪个方向旋转?　　科学家说的“左旋”含义都一样吗?　　菜豆、紫藤、荐草、萝蘑、金银花的茎是怎样缠绕的?　　　　写下这个题目，我得立即声明：对这样一种提问，其实我也不知道答案，只不过我较早关注了这件事并收集了大量经验材料。那么谁能回答呢?据我所知，目前几乎没有人能够令人满意地回答这个问题。我请教过理论物理学家、植物学家、气象学家等，也查过许多文献，实话说，结果很不理想。相当多科学家在谈论这个问题时概念十分混乱。你会想：不会吧，你准是又在说科学和科学家的坏话!　　前几年英国出版了一本畅销科普书《企鹅的脚为什么不怕冻?》。书中从多个角度(

2、而非以“标准答案”的方式)回答了来自读者的大量博物学提问，展示了“科学说明”的复杂性。读此书，人们会感受到科学是有趣的，对于身边的问题做出令人满意的解答也常常充满了挑战。关于讨论植物左撇子还是右撇子的问题，完全可以列入下一版的《企鹅的脚为什么不怕冻?》，清若干科学家分头解释。甚至可以邀请普通读者猜猜答案，把各种说法全部记录在案，然后再一一检验，我想一定有趣。据我所知，几乎所有在农村长大的孩子从小就注意过植物茎的缠绕方式，可能还摆弄过，如故意让茎朝相反的方向转爬。　　　　说了半天，植物的左撇子指的是什么?“左撇子”这个概念人们并不陌生，但说清楚与之相关的“植物的手性”，并不总是很容易。有了一定的

3、经验后，我向初学者解说的最佳、最快速的办法是请大家看图形，而不是用文字解说。　　在正式引入植物的手性概念前，还是先看图提问题、猜答案。图1是桔梗科植物珠子参，十分美丽。图2是珠子参未开放时的样子，此图还专门表现了其茎的缠绕方式，摄于云南丽江玉湖。当年植物学家、纳西学专家洛克在玉湖住了二十多年，美国地理学会赴中国云南探险队总部就设在那里，洛克是队长。在图2中，左图与右图差不多，其实它们互成镜像。其中一个是原图，另一个镜象。究竟哪个是真的?我不告诉你，等你有机会去云南亲自看一下吧!　　什么是左旋和右旋?　　如果嫌丽江太远，到北京延庆松山看看旋花科的会灯藤也行。我拍摄图3的确切地址为：北纬40度30

4、.74分，东经115度49.05分，海拔825米，据此你可以方便地找到那些金灯藤。我保证，珠子参的旋转方向与金灯藤的一样。　　如果你对金灯藤也没什么概念，但一定吃过莱豆、豌豆、豇豆或眉豆吧，找一株这样的豆科植物观察―下并不难。我提到的这些植物，都具有相同的旋转方向。但并不是说豆科植物茎的旋转方向都一样。如果把图3(或图2中的左图)所示的旋转方式定义为“右旋”，这样的植物的茎所具有的手性叫做“右手性”，如珠子参和金灯藤。与之相反的旋转方式叫做“左旋”，如薯蓣科植物黏薯蓣(见图4)。　　　　并非所有藤本植物都有右旋或左旋的茎，如爬山虎、凌霄花、长春藤的茎是中性的，不向右转也不向左转，也可以说它无手

5、性。那么它靠什么往上爬?靠卷须末端的吸盘。　　为什么称“手性”而不称别的什么性呢?手性这个词来自“手”，我们的双手虽然很像，但却是不一样的，左手和右手互成镜像。通过旋转、平移操作，两只手永远不可能重合起来，只有通过反射(镜像)操作，两只手才能重合起来，如拜佛时。用学术化一点的语言讲，在某种变换下具有不变性的图形或者物体，就具有此种变换下的对称性。如水鳖科植物波叶海菜花的花具有3次旋转对称性(见图6)，鸢尾科和百合科的许多植物也如此。而兰科植物的花通常只具有左右对称性，即镜像对称性，如硬叶兜兰(见图7)，蝴蝶兰也如此。实际上很难找到哪种兰花不是这样。　　学过物理学、化学和分子生物学的读者都明白，

6、我的上述定义与这些学科中讲的左与右的含义一致，比如DNA分子为右手双螺旋结构，具有右手性。电磁学中的左手定则、右手定则也与我的定义兼容。　　所谓“右旋”，用语言描述便是：对于藤本植物的缠绕茎，想像着伸出右手，大拇指竖起，四指握拳。让大拇指顺着轴向(指向轴的两个方向的哪一个均无所谓。这一特点非常重要，也极有用)，四指从掌根到指尖把握住植物茎螺旋，如果能做到茎螺旋的前进方向(不需知道是否是植物的实际生长方向)与大拇指的指向一致，那么此植物的茎是“右旋”的。反之是“左旋”的。描述起来有点�嗦的，实际上很好判断，用眼睛一看就有结果了。　　了解“左旋”的另一个好办法是，看看藏区佛教信众如何转塔、转经轮吧

7、。　　　　手性的争议　　　　至此，左旋、右旋的定义应该够清楚的了，看文献不会有什么困难了吧?非也，最大的植物学文献可不是这样清晰。　　新出版的《攀援植物行为生态学的理论与研究方法》实际上把上述我定义的右旋称作左旋，把左旋称作右旋；《中国植物志》在豆科“紫藤属分种检索表”中用到了“茎左旋”和“茎右旋”的概念，但没有下定义。根据它所描述的植物反向推理可以发现，它所说的茎左旋与茎右旋也是与我上述的定义正