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在蛇类漫长的演化历程中，它们发展出了脊椎动物中最长的体形。然而，这种极端延长的身体在胚胎发育早期便面临一个物理难题：当胚胎在卵内迅速伸长时，它还没有发育出肌肉来主动运动，却已经自发地盘绕成螺旋状。更令人惊奇的是，这种盘绕具有明确的方向性——总是向右旋（从头部到尾部呈顺时针）。这一现象背后的驱动机制，长期以来悬而未决。

2026年8月31日，由加拿大自然博物馆领衔的国际研究团队在《Current Biology》上发表了一项突破性研究，首次揭示了蛇胚胎右旋盘绕的物理根源：躯干与肠道之间的生长速度不匹配，导致肠道像一根系绳般牵拉快速伸长的身体，从而产生定向的螺旋弯曲。

CT扫描揭示前所未见的“内脏支柱”

研究的转折点来自合作者、加州州立大学洛杉矶分校的Raul Diaz博士对蛇胚胎进行的CT扫描。CT利用X射线呈现内部结构，结果揭示了一个此前从未被描述过的解剖特征。论文资深作者、加拿大自然博物馆演化生物学家Tetsuto Miyashita博士描述道：“Raul的CT扫描显示了一个我们从未见过的结构——一根贯穿盘绕身体的肠道支柱。那是一段与身体其余部分分离的肠道，周围环绕着来自卵黄的血管须。”

随着胚胎迅速延长，肠道的生长速度却跟不上。Miyashita解释说：“于是它们将生长缓慢的肠道分离出来，而这段肠道此时就像系绳一样牵拉着正在延长的身体。身体因此弯曲并扭转为盘绕状态。这种盘绕力被导向胚胎的对侧，而卵黄始终位于胚胎左侧，因此胚胎总是从右旋开始盘绕。”他用一个生动的比喻说明：“就像你调整一条带子的长度时，较长的那一侧环会扭曲一样。”

这一发现将蛇胚胎的盘绕机制归结为一种纯粹的生物力学过程：快速生长的体轴被生长滞后的肠道所约束，导致机械不稳定性，进而产生定向的螺旋屈曲。肠道在后期生长赶上身体后，会重新整合回体腔。

900余例胚胎样本揭示盘绕手性的动态变化

研究的起点颇具戏剧性。2020年新冠疫情封锁期间，Miyashita在家中办公，试图设计一个无需实验室或博物馆访问即可开展的研究项目。他回忆道：“突然灵光一现。我从博士导师那里继承了对动物形态不对称性的痴迷。所以每当我看到论文中的蛇胚胎图像时，都会想它们是右旋还是左旋盘绕。”

在他的指导下，当时在卡尔顿大学的本科生Alexandra Weber和另外两名渥太华大学本科生通过电子邮件请求图像，并检索科学文献和博物馆藏品数据库。最终，他们获得了来自39种蛇及其他无肢鳞龙类（包括蜥蜴）的900多个胚胎图片。Miyashita强调：“这是一个统计上非常稳健的样本。”

分析显示，在产卵后的最初几周，蛇胚胎仅表现为右旋盘绕。论文第一作者、现为不列颠哥伦比亚大学动物学研究生的Weber指出：“在这个阶段，胚胎还没有肌肉来运动，所以是不同的力使它们向右盘绕。但我们不知道是什么力。”随着发育继续，胚胎在卵黄缩小的同时重新定位，肌肉逐渐成熟，使它们能够扭动并改变盘绕方向。Weber说：“有些保持右旋，有些则反转到左侧。因此，接近孵化时，一半胚胎是右旋，另一半是左旋。”

这一动态变化表明，早期的右旋盘绕是由物理约束决定的被动过程，而后期的手性则受到主动肌肉运动的调节。

简单方法揭示演化奥秘，螺旋形态研究新范式

Miyashita指出，科学家们长期以来对蛇类如何以及为何演化出奇特体形充满兴趣，但往往倾向于深入研究复杂的遗传学机制，如Hox基因和增强子等。“这些是关键发现。但在这里，我们从疫情封锁中走出来，用一种极其简单的方法揭开了蛇的秘密——只需翻阅蛇胚胎图集，记录它们的盘绕方向，并仔细观察其解剖结构。”

Weber补充说：“这一切始于一个好奇心：蛇是否有‘手性’？能够追随它获得关于其演化的深刻见解，令人兴奋。”

研究人员现在希望探索他们的模型是否能够解释动物界中其他螺旋形态的形成。Weber表示：“螺旋带有一种神秘色彩，我们才刚刚开始理解这些形状在动物中是如何产生的，比如我们盘绕的肠道、蜗牛壳，以及现在这些精美盘绕的蛇胚胎。”Miyashita则说：“这些谜题召唤着我们的好奇心。毕竟，自然界的螺旋形态启发了人类从螺旋面食到理发店旋转灯柱，甚至对圣经‘巴别塔’的描绘。我们现在开启了进一步发展这一模型以解释自然界其他螺旋形态的可能性。”

该研究不仅为蛇类体形演化提供了新的生物力学解释，也提示简单的物理约束可能在动物形态发生中扮演着被低估的关键角色，为发育生物学与演化形态学交叉领域开辟了新方向。