Ein vielzelliger Organismus hat immer bilaterale Symmetrie. Symmetrie (Biologie)

Asymmetrie- (griechisch α- - "ohne" und "Symmetrie") - Mangel an Symmetrie. Manchmal wird der Begriff verwendet, um Organismen zu beschreiben, denen es an erster Stelle an Symmetrie mangelt, im Gegensatz zu Asymmetrie- sekundärer Symmetrieverlust oder seiner einzelnen Elemente.

Die Begriffe Symmetrie und Asymmetrie sind alternativ. Je symmetrischer ein Organismus ist, desto weniger asymmetrisch ist er und umgekehrt. Die Körperstruktur vieler vielzelliger Organismen spiegelt bestimmte Formen der Symmetrie wider, radial oder zweiseitig. Eine kleine Anzahl von Organismen ist vollständig asymmetrisch. In diesem Fall sollte zwischen der Variabilität der Form (z. B. bei einer Amöbe) und der fehlenden Symmetrie unterschieden werden. In der Natur und insbesondere in der belebten Natur ist Symmetrie nicht absolut und enthält immer ein gewisses Maß an Asymmetrie. Zum Beispiel passen symmetrische Pflanzenblätter nicht genau zusammen, wenn sie in der Mitte gefaltet werden.

Elemente der Symmetrie

Unter den Elementen der Symmetrie werden folgende unterschieden:

Symmetrieebene - eine Ebene, die ein Objekt in zwei gleiche (spiegelsymmetrische) Hälften teilt;
Symmetrieachse - eine gerade Linie, wenn das Objekt in einem Winkel von weniger als 360 ° um sie herum gedreht wird, fällt das Objekt mit sich selbst zusammen;
Symmetriezentrum - ein Punkt, der alle geraden Linien halbiert, die ähnliche Punkte eines Objekts verbinden.

Normalerweise verlaufen Symmetrieachsen durch das Symmetriezentrum und Symmetrieebenen durch die Symmetrieachse. Es gibt jedoch Körper und Figuren, die bei Vorhandensein eines Symmetriezentrums weder Achsen noch Symmetrieebenen haben und bei Vorhandensein einer Symmetrieachse keine Symmetrieebenen haben (siehe unten).

Neben diesen geometrischen Symmetrieelementen werden biologische unterschieden:

Symmetrietypen

Biologische Objekte haben folgende Arten von Symmetrie:

sphärische Symmetrie - Symmetrie in Bezug auf Drehungen im dreidimensionalen Raum um beliebige Winkel.
Axialsymmetrie (radiale Symmetrie, Rotationssymmetrie unbestimmter Ordnung) - Symmetrie in Bezug auf Drehungen um einen beliebigen Winkel um eine Achse.
- Rotationssymmetrie n-ter Ordnung - Symmetrie in Bezug auf Drehungen um einen Winkel von 360 ° / n um eine beliebige Achse.
bilaterale (bilaterale) Symmetrie - Symmetrie in Bezug auf die Symmetrieebene (Spiegelreflexionssymmetrie).
Translationssymmetrie - Symmetrie in Bezug auf Raumverschiebungen in jede Richtung für eine bestimmte Entfernung (der Spezialfall bei Tieren ist Metamerie (Biologie)).
triaxiale Asymmetrie - fehlende Symmetrie entlang aller drei Raumachsen.

Klassifizierung von Symmetrietypen von Pflanzenblumen

Symmetriearten von Pflanzenblumen

Typ Symmetrie	Symmetrieebenen	Synonyme	Beispiele
Antike Asymmetrie oder Haplomorphie	Nein	Aktinomorphie, radial, regelmäßig	Magnolie (Magnoliengewächse), Nymphea (Nymphaceae)
Aktinomorphie oder radiale Symmetrie	Meist mehr als zwei (polysymmetrisch)	Regulär, Pleomorphie, Stereomorphie, Multisymmetrie	Primel (Primulaceae), Narzisse (Amaryllidaceae), Pyrola (Ericaceae)
Asymmetrie	Zwei (asymmetrisch)	Bilaterale Symmetrie	Dicentra (Fumariaceae)
Zygomorphie	Eins (monosymmetrisch)	Bilaterale, unregelmäßige, mediale Zygomorphie
mediale Zygomorphie oder bilaterale Symmetrie			Salbei (Lamiaceae), Orchidee (Orchidaceae), Scrophularia (Scrophulariaceae)
transversale (oben-unten) Zygomorphie			Fumaria und Corydalis (Fumariaceae)
Diagonale Zygomorphie		obligatorische Zygomorphie	Aesculus (Hippocastanaceae) gefunden in Malpighiaceae, Sapindaceae
Erworbene Asymmetrie	Nein	Unregelmäßig, asymmetrisch
Neue Asymmetrie		Unregelmäßig, asymmetrisch	Centranthus (Baldrianaceae), gefunden in Cannaceae, Fabaceae, Marantaceae, Zingiberaceae
Enantiomorphie Mono-Enantiomorphie Di-Enantiomorphie		Enantiostylisch, seitlich ungleich	Cassia (Caeasalpinaceae), Cyanella (Tecophilaeceae), Monochoria (Pontederiaceae), Solanum (Solanaceae), Barberetta und Wachendorffia (Haemodoraceae)

sphärische Symmetrie

Radialsymmetrie

Bilaterale Symmetrie

Die Evolution der Symmetrie

Zeichen der Symmetrie werden durch die äußere Umgebung bestimmt. Eine vollständig isotrope ökologische Nische entspricht dem maximalen Symmetriegrad von Organismen. Die ersten Organismen auf der Erde, einzellig in der Wassersäule schwebend, hatten möglicherweise die maximal mögliche Symmetrie - kugelförmig, sie erschienen vor etwa 3,5 Milliarden Jahren.

Evolution der Symmetrie bei Tieren und Protisten

Asymmetrisierung bei Tieren entlang der "oben-unten"-Achse trat unter der Einwirkung des Feldes auf Schwere. Dies führte bei der überwiegenden Mehrheit der beweglichen Tiere zum Auftreten der ventralen (unteren) und dorsalen (oberen) Seite (beide mit radialer und bilateraler Symmetrie). Einige radiärsymmetrische sitzende Tiere haben keine Rücken- und Bauchseite; der aborale Pol entspricht normalerweise der Unterseite des Körpers, während der orale (orale) Pol der Oberseite entspricht.

Asymmetrisierung entlang der anterior-posterioren Achse trat auf, wenn mit interagiert wurde räumlich Feld, wenn eine schnelle Bewegung erforderlich war (um einem Raubtier zu entkommen, eine Beute einzuholen). Infolgedessen befanden sich die Hauptrezeptoren und das Gehirn an der Vorderseite des Körpers.

Bilateral symmetrische vielzellige Tiere haben in den letzten 600-535 Ma dominiert. Nach der "Kambrischen Explosion" wurden sie endgültig dominant in der Fauna der Erde. Zuvor herrschten unter den Vertretern der vendischen Fauna radialsymmetrische Formen und besondere Tiere vor, die die „Symmetrie der gleitenden Reflexion“ besaßen, zum Beispiel Charnia.

Unter modernen Tieren scheinen nur Schwämme und Rippenquallen eine primäre Radialsymmetrie zu haben; Obwohl Nesseltiere radialsymmetrische Tiere sind, ist die Symmetrie bei Korallenpolypen normalerweise bilateral. Nach modernen molekularen Daten war die Symmetrie bei Nesseltieren wahrscheinlich ursprünglich bilateral, und die den Medusozoen innewohnende radiale Symmetrie ist sekundär.

V. N. Beklemishev gab in seinem klassischen Werk eine detaillierte Analyse der Symmetrieelemente und eine detaillierte Klassifizierung der Symmetrietypen von Protisten. Unter den für diese Organismen charakteristischen Körperformen unterschied er die folgenden:

Anaxon - zum Beispiel in Amöben (vollständige Asymmetrie);
sphärisch (Kugelsymmetrie, es gibt ein Symmetriezentrum, in dem sich unendlich viele Symmetrieachsen unendlich großer Ordnung schneiden) - zum Beispiel in vielen Sporen oder Zysten;
unbestimmt polyaxon (es gibt ein Symmetriezentrum und eine endliche, aber unbestimmte Anzahl von Achsen und Ebenen) - viele Sonnenblumen;
korrektes Polyaxon (eine genau definierte Anzahl von Symmetrieachsen einer bestimmten Ordnung) - viele Radiolarien;
stauraxon (monaxon) homopolar (es gibt eine Symmetrieachse mit äquivalenten Polen, dh in der Mitte von einer Symmetrieebene geschnitten, in der mindestens zwei zusätzliche Symmetrieachsen liegen) - einige Radiolarien;
monaxon heteropolar (es gibt eine Symmetrieachse mit zwei ungleichen Polen, das Symmetriezentrum verschwindet) - viele Radiolarien und

"und Unterabschnitt" "" haben wir den Artikel "Warum gibt es Rechtshänder? » Heute werden wir das Thema fortsetzen und ein noch globaleres Thema betrachten - warum bilaterale Symmetrie bei höheren Tieren und Menschen? Warum sind wir nicht wie Hydras oder Seesterne? Ist eine solche Entwicklung der Evolution überhaupt möglich, wenn die Körper eine nicht-bilaterale Symmetrie haben werden? Das sind die Fragen, die wir beantworten werden. Gleichzeitig zu der im vorigen Artikel gestellten Frage „Warum ist die rechte Hemisphäre für die linke Körperhälfte zuständig und die linke für die rechte?“

Warum bilaterale Symmetrie? Sie kennen wahrscheinlich Hunderte von Beispielen für solche Körper - das sind Pferde, Hunde, Frösche, Katzen - fast alle Wirbeltiere, die Sie nehmen, sind bilateral symmetrisch. Aber warum? Es wäre schön, eine Fünf-Strahlen-Symmetrie zu haben, wie ein Seestern ... Sie sagen, dass ein neues Individuum aus einem seiner abgerissenen Strahlen wachsen kann ... Vielleicht hätten wir eine solche Fähigkeit? ...

Warum tritt überhaupt bilaterale Symmetrie auf?

Antwort: Dies liegt an aktiver Bewegung im Raum. Lassen Sie uns im Detail erklären:

Einige ein- und mehrzellige Lebewesen leben in der Wassersäule. Genau genommen gibt es für sie keine Begriffe von "rechts-links" und "oben-unten", weil die Schwerkraft vernachlässigbar ist und die Umgebung dieselbe ist. Daher sehen sie aus wie eine Kugel - Nadeln und Auswüchse ragen in alle Richtungen heraus, um den Auftrieb zu erhöhen. Ein Beispiel ist Radiolarie:

Primitive vielzellige Organismen, die am Boden befestigt sind, leben anders. Das „Oben“ und „Unten“ sind zwar schon da, aber die Wahrscheinlichkeit für das Auftauchen von Beute oder Raubtier ist von allen Seiten gleich. Dadurch entsteht eine radiale Symmetrie. Eine Anemone, eine Hydra oder eine Qualle breitet ihre Fangarme in alle Richtungen aus, die Begriffe „rechts“ und „links“ gehen ihnen nichts an.

Bei aktiverer Bewegung entstehen die Begriffe „vorne“ und „hinten“. Alle Hauptsinnesorgane gehen nach vorne, weil die Wahrscheinlichkeit eines Angriffs oder einer Beute vorne größer ist als hinten, und alles, was bereits gleichgültig vorbeigekrochen, geschwommen, gerannt und geflogen ist, ist nicht so wichtig.

Eine noch aktivere Bewegung impliziert ein einheitliches Interesse sowohl für das, was links als auch für das, was rechts ist. Es ist eine bilaterale Symmetrie erforderlich. Ein Beispiel, das die Abhängigkeit von Bewegungstempo und Symmetrie erklärt, sind Seeigel. Langsam kriechende Arten haben, wie alle Stachelhäuter, Strahlensymmetrie.

Einige Arten haben jedoch das Leben im Meeressand gemeistert, in dem sie ziemlich schnell graben und sich bewegen. Genau nach der oben beschriebenen Regel wird ihre Kugelschale abgeflacht, etwas gestreckt und wird beidseitig symmetrisch!

Und jetzt das WICHTIGSTE:

Bei einem bilateral symmetrischen Tier sollten sich beide Hälften gleich entwickeln.

Letztendlich jede Voreingenommenheit in die eine oder andere Richtung ist schädlich.

Alles ist einfach.

Wenn es keine Nervenkreuzung gäbe und die rechte Hemisphäre für die rechte Körperseite verantwortlich wäre:

Der Entwicklungsgrad jeder der Hälften hängt von der Belastung ab. Stellen Sie sich vor: Zufällig bewegt sich die rechte Körperseite des Tieres mehr, die Muskeln wachsen, die Blutversorgung der rechten Hemisphäre ist besser (schließlich gibt es keine Nervendekussation).

Je mehr Blut, desto mehr Nahrung und desto mehr Entwicklung der rechten Gehirnhälfte. Somit, wenn es keine Nervenkreuzung gab, gäbe es eine riesige rechte Körperhälfte und eine riesige rechte Hemisphäre. Wohingegen die schwache linke Hälfte des Körpers mit Trauer in der Hälfte von der winzigen linken Hemisphäre kontrolliert wurde. Nun, oder umgekehrt ... Stimmen Sie zu, ein Hybrid wäre edel - und nicht überlebensfähig.

Daher ist es überlebensfähiger, wenn die rechte Hemisphäre die linke Körperhälfte kontrolliert. Dann verbessert die Stimulation der rechten Hemisphäre die linke Körperhälfte! Das Wachstum eines der beiden symmetrischen Körperteile „zieht“ also gleichsam das andere hinter sich her und sorgt so für deren gleichmäßig koordinierte Entwicklung.

Allgemeine Schlussfolgerung:

Aktive Bewegung schafft bilaterale Symmetrie.

Wenn wir also in anderen Körpern (Hydras, Quallen, Seesterne usw.) leben und den gleichen aktiven Lebensstil führen würden, dann hätten wir wieder eine bilaterale Symmetrie.

Hier ist es also, egal wie traurig 🙂

Die meisten Zoologen glauben, dass alle bilateral symmetrischen Organismen von Radiata abstammen. Der Punkt ist, dass die frühen Entwicklungsstadien bilateral symmetrischer Organismen (Spaltungs-, Blastula- und Gastrula-Stadien) normalerweise einer radialen Symmetrie unterliegen und die bilaterale Symmetrie erst später in der Entwicklung ausgebildet wird. Außerdem sind radialsymmetrische Tiere einfacher als bilateralsymmetrische: Rippenquallen und Nesseltiere haben kein durchgehendes Darm-, Kreislauf- und Ausscheidungssystem.

Alle Hypothesen über die Herkunft bilateralsymmetrischer Tiere basierten lange Zeit nur auf den Daten der vergleichenden Anatomie und Embryologie. Die von Haeckel eingeführte Methode des dreifachen Parallelismus (eine Kombination aus vergleichender Anatomie, Embryologie und Paläontologie) konnte nach der Entdeckung der vendischen Fauna angewendet werden. Zu dieser Zeit (vor 620 bis 545 Millionen Jahren) fand die Bildung von Bilateria statt. In der vendischen Fauna überwiegen radialsymmetrische Formen gegenüber bilateralsymmetrischen, und unter letzteren gibt es viele, die als Übergangsformen zwischen Radiata und Bilateria angesehen werden können. Theorien über den Ursprung bilateral symmetrischer Tiere können in mehrere große Gruppen unterteilt werden: vergleichende anatomische, embryologische, paläontologische.

Vergleichende anatomische. Im Laufe von zwei Jahrhunderten hat der Sran mehrere alternative Konzepte entwickelt, die auf einer detaillierten vergleichenden Analyse der Struktur verschiedener b / n-Gruppen basieren. 1. Planuloid-Turbelar-Hypothesen. Befürworter dieser Hypothesen (Graf, Beklemishev, Ivanov) nahmen an, dass die Vorfahren der Bilateria Organismen waren, die Parenchymulen oder Planulas ähnelten. Solche Organismen schwammen zuerst mit Hilfe von Zilien in der Wassersäule und sanken dann zu Boden. Ein aktiver benthischer Lebensstil trug zur Bildung der bilateralen Symmetrie bei. Primäre Bilateria waren sehr einfache Organismen: Sie hatten keinen durchgehenden Darm und Zölom. Bei den heute lebenden handelt es sich um Ciliarwürmer (genauer: darmlose Turbellaria Acoela), aus denen alle anderen Bilateria-Gruppen hervorgegangen sind. 2. Archicelomatische Hypothesen. Befürworter - Masterman, Remane, Ultrich - gingen davon aus, dass die Vorfahren von Bilateria vierstrahlige Darmhöhlen waren, deren Magenhöhle durch Trennwände in 4 Kammern unterteilt war. Solche Polypen begannen auf dem Mund zu kriechen, der sich in die Bauchseite verwandelte. Im Laufe der Transformationen stellte sich heraus, dass das Ganze in drei Abschnitte unterteilt wurde: präoral, perioral und Rumpf. Unter den modernen Organismen sind unsegmentierte coelomische Organismen (Sipunculiden, Brachiopoden, Phoroniden, Hemichordaten) am nächsten. Nach Ansicht der Befürworter dieser Hypothese haben alle nicht-coelomischen Bilateria den ganzen, einige (Plattwürmer) auch den durchgehenden Darm verloren. 3. Metamere Hypothesen. Unterstützer - Beneden, Snodgrass, gezüchtete Bilateria aus mehrstrahligen Korallen. Die kreisförmige Anordnung der Kammern der Darmhöhle in radialsymmetrischen Formen verwandelte sich in die Metamerie der primären Bilateria, und die kreisförmig angeordneten Tentakel verwandelten sich in seitliche metamerische Anhängsel - Parapodien oder Gliedmaßen. Embryologisch. Bilateria haben zwei Arten von Spaltungen: spiralförmig (Anneliden, Weichtiere) und radial (Lophophorata und Deuterostomia). Die Lage der Zellen in einem Zerkleinerungsei bei beiden Zerkleinerungsarten unterliegt einer 4-Strahl-Symmetrie. Diese Anordnung von Zellen ermöglicht die Bildung einer radialsymmetrischen Blastula, die das erste Larvenstadium primitiver Bilateria darstellt. Die Ausbildung der bilateralen Symmetrie beginnt bei primitiven Bilateria erst nach dem Gastrula-Stadium. Dies geschieht durch das Wachstum eines der Sektoren der Gastrula, der zur Rückenseite der Larve wird. Dadurch ändert sich die relative Position des aboralen Organs und der Blastopore. Das aborale Organ gleitet nach vorne, und die blastoporale Seite stellt sich als ventral heraus (dies ist typisch für die meisten Bilateria, mit Ausnahme von Chordaten, bei denen die blastoporale Seite zur Rückseite wird, da Chordaten umgekehrte Bilateria sind). Die Daten der klassischen Embryologie weisen also darauf hin, dass die ventrale Seite bilateral symmetrischer Tiere ein Auswuchs der blastoporalen Seite ist. Mit anderen Worten, Bilateria kriechen auf einem länglichen Blastopore, während Mund und Anus Derivate der vorderen und hinteren Ränder des Blastoporus sind. Paläontologisch. Die Organisation einiger vendianischer Bilateria weist Merkmale von Übergangsformen von radialsymmetrisch zu bilateralsymmetrisch auf. So haben junge Dickinsonia eine Radialsymmetrie: Ihre Segmente sind radial um eine Achse angeordnet, die senkrecht zur Ebene des Organismus steht. Bei erwachsener Dickinsonia sind die Segmente hintereinander angeordnet. In vielen Fällen ist deutlich zu sehen, dass die metameren Auswüchse des Darms nicht von seinem mittleren Teil getrennt sind. Da bei vendischen Bilaterianern kein gut definierter Mund und Anus zu finden sind, ist es möglich, dass bei einer Reihe von Formen der Darm über einen länglichen Mund mit der Umgebung kommuniziert. Es ist anzunehmen, dass die vendischen Bilateria noch Hohltiere blieben, obwohl sie bereits im unteren Bereich eine bilaterale Symmetrie aufwiesen, die sich unter dem Einfluss einer mobilen Lebensweise ausbildete. Herkunft höchstwahrscheinlichBilateria. Die Kombination der Ansätze der klassischen vergleichenden Anatomie, der Embryologie und der Paläontologie ermöglicht es, die Entstehung der Bilateria wie folgt darzustellen. In der vendischen Zeit gab es eine umfangreiche Fauna radiärsymmetrischer Hohltiere, von denen einige Vertreter dazu übergingen, auf der oralen Seite entlang des Substrats zu kriechen. Diese Art der Fortbewegung bestimmte die Bildung der bilateralen Symmetrie in diesen Organismen. Die vendischen Bilateria waren höchstwahrscheinlich noch keine dreischichtigen Tiere, behielten aber die Organisation bilateral symmetrischer Hohltiere bei. Dies bedeutet, dass ihre Darmhöhle durch einen langen, schlitzartigen Mund, der sich entlang der Bauchseite erstreckt, mit der äußeren Umgebung verbunden sein könnte. Solche bilateral symmetrischen Hohltiere wurden die Vorfahren der dreischichtigen Tiere des Phanerozoikums. Gleichzeitig schloss sich der schlitzförmige Blastoporus in der Mitte und die Magentaschen trennten sich vom zentralen Röhrendarm.

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Unter den Elementen der Symmetrie werden folgende unterschieden:

Symmetrieebene - eine Ebene, die ein Objekt in zwei gleiche (spiegelsymmetrische) Hälften teilt;
Symmetrieachse - eine gerade Linie, um die das Objekt bei einem Winkel von weniger als 360 ° mit sich selbst zusammenfällt;
Symmetriezentrum – ein Punkt, der alle geraden Linien halbiert, die ähnliche Punkte eines Objekts verbinden.

Neben diesen geometrischen Symmetrieelementen werden biologische unterschieden:

Symmetrietypen

Biologische Objekte haben folgende Arten von Symmetrie:

sphärische Symmetrie - Symmetrie in Bezug auf Drehungen im dreidimensionalen Raum um beliebige Winkel.
Axialsymmetrie (Radialsymmetrie, Rotationssymmetrie unbestimmter Ordnung) - Symmetrie in Bezug auf Drehungen um einen beliebigen Winkel um eine Achse.
- Rotationssymmetrie n-ter Ordnung - Symmetrie in Bezug auf Drehungen um einen Winkel von 360 ° / n um eine beliebige Achse.
bilaterale (bilaterale) Symmetrie - Symmetrie relativ zur Symmetrieebene (Spiegelreflexionssymmetrie).
Translations Symmetrie - Symmetrie in Bezug auf Verschiebungen des Raumes in jede Richtung über eine bestimmte Distanz (der Sonderfall bei Tieren ist Metamerie (Biologie)).
triaxiale Asymmetrie - fehlende Symmetrie entlang aller drei Raumachsen.