从精英短跑运动员到普通的果蝇,身体对称性长期以来一直与良好的健康、体力以及生殖成功相关联。但是,这种相关性的原因一直难以确定。整体身体对称性是基因健康的标志吗?还是特定身体部位(眼睛、膝盖或鼻孔)的对称性赋予了独特而特定的功能优势?一项针对牙买加运动员(包括一些世界上最快的短跑运动员)的长期研究的新发现,提供了引人入胜的线索。
在这项新研究中,罗格斯大学进化生物学家罗伯特·特里弗斯及其同事测量了73名牙买加精英田径运动员(包括奥运会赛跑运动员和一位世界冠军)的膝盖、脚踝和脚的对称性,该研究于11月17日发表在PLoS ONE。研究人员还检查了116名年龄、性别和体重相当的非运动员牙买加人的相同身体部位。
比较显示,短跑运动员的膝盖和脚踝比对照组的关节明显更对称。在精英短跑运动员组中,100米短跑运动员的膝盖和脚踝对称性是最高的;较长距离短跑运动员(200米、400米和800米)的对称性不太明显,但仍然与最佳比赛时间相关。有趣的是,较长距离短跑运动员的脚实际上有些不对称。特里弗斯推测,在较长跑道上频繁左转可能有利于或导致更多的脚部不对称。
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特里弗斯的牙买加对称性项目已经探索对称性和基因健康18年了,他说它不断出现新的发现。这项最新的研究进一步完善了该项目2013年对285名平均年龄为八岁的牙买加农村男孩和女孩的研究。在那项调查中,特里弗斯和他的同事测量了受试者从头到脚的对称性,包括从耳朵长度到脚长度的一切。这些儿童分别在1996年、2006年接受了测量,并且有大量儿童在2010年再次接受了测量。在1996年和2006年膝盖对称的儿童在2010年跑得更快。仅膝盖对称性就强烈预示了短跑速度。“在新研究中,我们观察了一些世界顶级的短跑运动员,瞧,我们在典型的牙买加农村人口中分离出的相同变量脱颖而出,”特里弗斯说。“膝盖对称性预示着跑步时间。”
这些研究为对称性作为一种预测性特征提供了新的见解。这些发现符合直觉——观察一个人跑步,双腿像完美的活塞一样上下翻腾,冲向跑道——你可以想象膝盖对称性会多么有用。但是,整体身体对称性展示了多少基因质量,又有多少与特定身体部位的对称性相关?这取决于情况:“偏离完美对称性发生在早期发育过程中,”特里弗斯解释说,“因为生物体受到压力以及基因无法完全补偿这种压力。大量的科学文献表明,双侧对称性往往与健康、体力和速度呈正相关。”
对称性项目的同事,英国中央兰开夏大学的进化生物学家约翰·曼宁发现,当测量赛马的10种不同身体对称性时,头部对称性与表现的关联几乎与膝盖对称性一样密切——就好像感觉器官和大脑的对称性可能与跑步器官一样重要。
同样,在人类中,鼻孔对称程度预示着中长跑能力,这可能是因为这种鼻孔属性增强了氧气摄入。脚部对称性预示着男孩的身体攻击性,这可能是因为身体稳定性有助于战士。耳朵对称性预示着女性将婴儿或玩偶抱在身体左侧的倾向。对此优势的一个假设是,对称性再次象征着整体健康和活力。将婴儿抱在左侧可能会因母亲心跳的稳定跳动而使其平静下来。
最后,乳房不对称与更高的乳腺癌风险有关——通过直接测量乳房以及X射线证实了这种强烈的相关性。特里弗斯说,在这里,“不对称本身可能预示着其他异常,例如控制癌细胞生长的能力受损。”
但事实证明,我们不需要卡尺和X光机来告诉我们对称性有多么重要:人类已经高度适应其重要性,而不仅仅是在潜在的配偶中。例如,特里弗斯2009年的一项研究得出结论,慷慨程度取决于我们对他人的对称性的感知以及我们的给予动机。该研究使用了所谓的最后通牒博弈来衡量对对称性的反应。在这个游戏中,“提议者”提出与“回应者”分享一笔钱,回应者可以接受或拒绝该提议。如果提议被接受,每个人都会收到钱;如果被拒绝,则没有人收到任何东西。
在一个由106名男性和82名女性牙买加人组成的样本中,个人与异性回应者玩游戏,在游戏中,他们被呈现一张照片来代表回应者。在第一场游戏中,他们收到了一张对称脸的照片;在第二场游戏中,他们收到了一张不对称脸的照片。有35人因为他们认为照片具有吸引力而向回应者提供了更多,其中29人选择了对称照片。有11人因为他们觉得回应者需要钱而向回应者提供了更多。这些慈善提议者都选择了不对称照片。研究结果表明,人类具有深刻的直觉知识,即不对称个体平均而言基因健康程度较低——因此处于不利地位。
也许对称性的最大秘密尚未揭示:它如何巧妙地增强人类智力。特里弗斯怀疑,在那里,对称性可能不仅仅是其各个部分的总和。“想想耳朵和眼睛,”他说。“我们有两只对称的眼睛,具有重叠的视野,利用这些信息,我们的大脑创造了三维视觉。”同样,特里弗斯补充说,通过两只对称的耳朵,我们的大脑可以合成立体声。“然后是大脑的两个对称脑叶。大脑对称性是否会导致社会智力的飞跃,这种飞跃相当于三维视觉和立体声听觉?”
曼宁认为我们可能知道为什么,至少在生物学上,自然如此热爱对称性。“完美的对称性在快速生长和发育过程中很难发展和维持,”他说。“在对称完美中达到成年的斗争代表着一个涉及许多基因的发育健康测试。这就是为什么身体对称性反映了从增强精子产生和更快的跑步速度到某些癌症的易感性等一切。”因此,对称性可能是真正健康的标志——无论是完美的髌骨、最好的鼻孔还是最聪明的大脑。