01.29 對稱的“悖論”

當我們談到對稱的動物時，最常指的是左右對稱（bilateral symmetry），它指的是那些從身體中軸線向左右兩邊延伸等距離的位置上，具有相同狀況的生物。同樣，你也可以比較兩邊的部位，比如耳朵，看看它們的長度和寬度是否相同。從蝴蝶到青蛙，再到人類，自然界中許多動物都是左右對稱的。

著名進化生物學家Robert Trivers曾進行過長達20多年的與生物對稱相關的研究。在Trivers眼中，對稱的魅力在於它是我們唯一知道最優值的特徵。他舉了個簡單的例子，或許有人會說你的腎臟看起來很完美，但其實我們並沒有真正測量“完美形狀”的腎臟的指標和方法。所以嚴格說來，人們很難說我們成功創造出了一顆“基因決定的完美形狀的腎臟”。但對稱則有所不同。我們知道自然界中許多生物都在追求完美的對稱，通常也會很接近完美的對稱。這件事兒是有標準可循的。

而從進化研究的角度來說，對稱在進化過程中非常一致，科學家可以通過研究對稱性，來更好地理解遺傳適應度。對稱性的偏離很多是由於早期發育過程中的壓力，以及遺傳上無法進行壓力補償而造成的。許多科學文獻表明，動物（包括人類）的左右對稱往往與健康、體力和速度呈正相關。從更多的精子產量、更快的衝刺速度，到易患精神分裂症或傳染病的風險，對稱和不對稱與動物的許多特性都有聯繫。

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對稱的人體

Trivers曾經花了20多年的時間在牙買加研究兒童以及牙買加優秀運動員的跑步能力，這些運動員恰巧也在全世界跑得最快的人之列。1996年，研究團隊前往牙買加，研究了285名來自牙買加鄉村的兒童，他們在那時的平均年齡是8歲。研究人員從頭到腳詳細地測量了孩子們身體的對稱性，比如左右耳的長度、左右腳的長度等等。10年之後，團隊於2006年再次對這群孩子進行了測量。

到了2010年，研究人員又測量了他們的衝刺速度。很快，一個特殊的部位被鎖定了，那就是膝蓋。研究發現，單是膝蓋的對稱性就極大地影響了衝刺速度。簡單來說，如果你8歲的時候左右兩膝非常對稱，那麼你在22歲時就跑得更快。這個結論對男性和女性來說都是如此，無論在90米短跑還是180米短跑中都適用。

在這個研究的基礎之上，Trivers和團隊又與牙買加頂尖的田徑俱樂部合作，進一步研究了牙買加的頂尖短跑運動員，他們也是世界上最優秀的一批短跑運動員，其中還包括多次奪取世界冠軍的女性短跑選手雪莉-安·弗雷澤-普萊斯（Shelly-Ann Fraser-Pryce）。同樣，膝蓋的對稱性能很好地預測表現最佳的運動員。Trivers對雪莉-安·弗雷澤-普萊斯的膝蓋印象極為深刻，這位當今最頂尖選手的膝蓋極其對稱，以至於研究人員都很難區分它們。

外部的對稱性僅僅是人體對稱的一個方面。對稱帶給我們額外的力量不僅僅是“1+1=2”的效果。想象一下你的兩隻眼睛，它們提供了重疊的視野，也傳遞給大腦足夠的信息，創造出了立體的視覺。你的兩隻耳朵可以讓大腦定位聲音的方向。

而我們的大腦同樣存在對稱。我們對稱的左右腦通過胼胝體相連，有研究表明，女性胼胝體相對比男性的更大一些，這表明女性大腦的兩個部分會共享更多的信息。運用功能性磁共振成像（fMRI），當解決語言或空間問題時，大腦活躍的區域會亮起。研究人員發現，女性使用大腦的方式更加對稱，因此女性的大腦本質上更為對稱。

在Trivers看來，對稱性同樣會影響人類的社會智力。2009年的一項研究表明，我們的慷慨也可能受到我們對他人對稱特徵判斷的影響。

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對稱與性吸引力

在整個自然界中，對稱和性吸引力同樣息息相關。如果你在雄性斑胸草雀（zebra finch）腿上放置一些彩色的腳環，你會得到非常驚人的結果。

○ 斑胸草雀。| 圖片來源：PLoS Biology

在一項試驗中，研究人員在一組雄鳥的雙腿上都套上了紅色和藍色的腳環；在對照組雄鳥的一條腿上套上紅色和藍色的腳環，另一條腿上套的是兩個紅色的腳環。結果發現，雌鳥在腳環對稱的雄鳥身邊的時間是後者的兩倍。雌性選擇待在雄性身邊，也就是給予了雄性優先接觸的機會。這在許多鳥類、哺乳動物等動物身上都適用，它意味著對稱性是動物的遺傳品質中的一個指標。從基因角度來說，所有雌性更喜歡錶現出“良好基因”的雄性，也就是對稱性更高的雄性，這很可能代表了雄性更出色的內在特性。

在人類身上也存在類似的情況。我們似乎更喜歡對稱的臉，而女性似乎比男性對對稱更為敏感。“這並不奇怪，因為女性在擇偶時往往更具判別能力。”Trivers介紹道。研究人員曾在觀察69名18-42歲的慣用右手的異性戀男性時，發現身體對稱性與握力有關。這項研究的結論是，

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對稱與偽裝

但在自然界中，對稱的故事並沒有那麼簡單。偽裝是動物中普遍存在的視覺防禦策略，大多具有高對比度的斑紋的動物，都有左右對稱的偽裝，鱗翅目是其中的代表。但對於偽裝和保護色來說，對稱的花紋更有“講究”。

在野外和實驗室對鳥類捕食者的研究表明，具有對稱花紋的偽裝獵物，比不對稱花紋的獵物的存活率更低。這可能是因為，靠近對稱軸的對稱花紋會讓獵物更容易被捕食者注意到，對稱反而成了捕食者的某種線索。我們人類的視覺系統對對稱軸周圍的特徵也更加敏感。

今年一項最新的研究探索了36種鱗翅目昆蟲身上的對稱花紋。研究人員發現，鱗翅目為了減少被發現的可能，讓身上的偽裝更加有效，這些動物在進化中會努力將突出的圖案儘量遠離身體的中軸，當對稱圖案在中線附近的“臨界區”之外時，它們就變得沒那麼明顯了。

這彷彿是一場生物的博弈。對鱗翅目來說，遺傳和發育限制極大地抑制了不對稱的偽裝花紋的進化，但這些動物還是“找到”了哺乳動物和鳥類視覺系統對對稱圖案的“漏洞”，為自己找到了一條路。就像那部著名的電影所說，“生命總能找到出路”。

https://aeon.co/ideas/why-is-symmetry-so-significant-in-understanding-evolution

https://phys.org/news/2020-01-animals-symmetry-camouflage.html

https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2019.2664

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