【動物行為】左左右右不對稱

圖片來源|Edmund R. Hun(http://rsbl.royalsocietypublishing.org/content/10/12/20140945)
螞蟻老愛向左轉?!圖片來源|Edmund R. Hunt

撰文|陸柏年

在外觀上,除海綿與腔腸動物以外的所有動物都具有左右對稱的身體(棘皮動物雖然有些是輻射對稱,其實也是從兩側對稱的幼體開始發育),但觀察內臟結構卻可以發現大量的左右不對稱特徵。例如人體的心臟、消化道、肝臟皆明顯地左右不對稱。肺臟乍看之下左右各一,其實葉數並不相同。甚至連確實是左右各一的腎臟,實際上也是一高一低。更不用說大腦,雖然網路上流傳各種所謂「左腦人格與右腦人格」泰半荒誕不經,大腦左右半球的結構與負責的任務確實各不相同。

而除了結構上的左右不對稱,行為上的左右不對稱更廣泛見於多種動物。例如在魚類與爬蟲類例子中皆可發現特定物種慣用某一側的眼睛追蹤潛在的威脅來源,而另一側的眼睛則用於搜尋獵物(兩則研究為例:Barth, 2005; Bonati, 2013)。對於這種現象,一般性的解釋是,這樣可以讓左右腦半球的視覺中樞分別專化於處理不同的工作,從而增加大腦運作的效率。但又為何「哪一隻眼負責什麼工作」在一個物種內經常具有高度的一致性呢?一些研究者主張,這是因為同種間需要有效互動,產生了類似同儕壓力的演化機制所導致 (Vallortigara and Rogers, 2005)。

根據以上的推論,高度社會化的物種應會展現顯著的族群層次左右不對稱行為。為了更進一步驗證這個理論,英國布里斯托大學的研究者利用一種會使用岩縫做為簡單巢穴的螞蟻T. albipennis。將失去原巢(將巢箱的頂蓋打開,讓光線照入就會令其棄巢)的螞蟻置於窄縫前,並記錄每隻螞蟻通過窄縫後的行走方向。結果顯示往左走的個體數量是將近往右走的兩倍。接著研究者改用內部結構為「分叉再分叉」的模擬蟻巢。研究者最初並未如預期般發現螞蟻特別集中於「左轉再左轉」的終點。

但經過進一步的觀察與統計,特別是將個別螞蟻進入模擬巢穴時的方向紀錄加入分析後,研究者發現「螞蟻在進入模擬巢穴時是貼著左牆或右牆」對決定第一個叉路的方向選定有強烈影響(稱作thigmotaxis, 趨觸性),但在決定第二個叉路方向時,對左側的偏好就超過了趨觸性的影響。對於這樣的結果,研究者推測可能是螞蟻在從開闊地漸漸深入岩縫中探索的過程中,掌管趨觸性的腦區將主導權交給了與左側感官連結的腦區。

筆者認為在研究左右不對稱的領域中,雖然在行為方面以及腦神經結構方面都有相當成就,能夠連結行為與神經結構的實證卻有所不足。一個例外是Richard J. Andrew團對於 2009 年發表的研究,在一斑馬魚突變品系fsi中同時觀察到了行為與腦結構之不對稱性的改變 (Barth et al., 2005)。這個研究的邏輯看似單純,卻給了「行為與腦結構之不對稱性之關聯」強力的支持。回到這篇螞蟻研究,其實也有觀察到少數偏好右轉的個體。如果能觀察到喜歡左轉跟喜歡右轉的螞蟻之間存在有腦結構不對稱性的差異,或能為左右不對稱行為的神經基礎提供更進一步的證據。

原始論文:
Hunt, Edmund R., et al. "Ants show a leftward turning bias when exploring unknown nest sites." Biology Letters 10.12 (2014): 20140945. DOI: 10.1098/rsbl.2014.0945

參考資料:
1.Barth, K. Anukampa, et al. "fsi Zebrafish Show Concordant Reversal of Laterality of Viscera, Neuroanatomy, and a Subset of Behavioral Responses." Current Biology 15.9 (2005): 844-850. DOI: 10.1016/j.cub.2005.03.047
2.Bonati, Beatrice, DavideCsermely, and Valeria Anna Sovrano."Looking at a predator with the left or right eye: Asymmetry of response in lizards."Laterality: Asymmetries of Body, Brain and Cognition 18.3 (2013): 329-339. DOI:10.1080/1357650X.2012.673623
3.Vallortigara, Giorgio, and Lesley J. Rogers. "Survival with an asymmetrical brain: advantages and disadvantages of cerebral lateralization." Behavioral and brain sciences 28.4 (2005): 575-588. DOI: 10.1017/S0140525X05000105

 

加入好友

5,929 人瀏覽過

發佈留言

發佈留言必須填寫的電子郵件地址不會公開。 必填欄位標示為 *

為了避免你是機器人,請在留言前回答以下問題: