Monisoluisella organismilla on aina kahdenvälinen symmetria. Symmetria (biologia)

Epäsymmetria- (Kreikka α- - "ilman" ja "symmetria") - symmetrian puute. Joskus termiä käytetään kuvaamaan organismeja, joilta puuttuu symmetria ensinnäkin, toisin kuin epäsymmetria- toissijainen symmetrian tai sen yksittäisten elementtien menetys.

Symmetrian ja epäsymmetrian käsitteet ovat vaihtoehtoisia. Mitä symmetrisempi organismi on, sitä vähemmän epäsymmetrinen se on ja päinvastoin. Monien monisoluisten organismien kehon rakenne heijastaa tiettyjä symmetrian muotoja, säteittäinen tai kahdenvälinen. Pieni määrä organismeja on täysin epäsymmetrisiä. Tässä tapauksessa tulisi erottaa muodon vaihtelevuus (esimerkiksi amebassa) ja symmetrian puute. Luonnossa ja erityisesti elävässä luonnossa symmetria ei ole absoluuttista ja sisältää aina jonkinasteista epäsymmetriaa. Esimerkiksi symmetriset kasvin lehdet eivät täsmää keskenään taitettuina.

Symmetrian elementit

Symmetrian elementeistä erotetaan seuraavat:

symmetriataso - taso, joka jakaa kohteen kahteen yhtä suureen (peilisymmetriseen) puolikkaaseen;
symmetria-akseli - suora viiva, kun sitä kierretään jossain kulmassa alle 360 o, kohde osuu yhteen itsensä kanssa;
symmetriakeskus - piste, joka jakaa kaikki suorat, jotka yhdistävät kohteen samanlaisia pisteitä.

Yleensä symmetria-akselit kulkevat symmetriakeskuksen kautta ja symmetriatasot symmetria-akselin läpi. On kuitenkin kappaleita ja kuvioita, joilla ei ole symmetriakeskipisteen läsnä ollessa akseleita eikä symmetriatasoja, ja symmetria-akselin läsnä ollessa ei ole symmetriatasoja (katso alla).

Näiden geometristen symmetriaelementtien lisäksi erotetaan biologiset:

Symmetriset tyypit

Biologisilla esineillä on seuraavan tyyppinen symmetria:

pallosymmetria - symmetria suhteessa pyörimiseen kolmiulotteisessa avaruudessa mielivaltaisten kulmien kautta.
aksiaalinen symmetria (säteittäinen symmetria, määräämättömän kertaluvun pyörimissymmetria) - symmetria suhteessa pyörimiseen mielivaltaisen kulman läpi akselin ympäri.
- n:nnen kertaluvun pyörimissymmetria - symmetria suhteessa pyörimiseen 360 ° / n kulmassa minkä tahansa akselin ympäri.
kahdenvälinen (kaksipuolinen) symmetria - symmetria suhteessa symmetriatasoon (peiliheijastussymmetria).
translaatiosymmetria - symmetria suhteessa tilan siirtymiin mihin tahansa suuntaan tietyn matkan ajan (sen erikoistapaus eläimissä on metamerismi (biologia)).
kolmiakselinen epäsymmetria - symmetrian puute kaikkia kolmea spatiaalista akselia pitkin.

Kasvien kukkien symmetriatyyppien luokittelu

Symmetriset kasvien kukat

Symmetrinen tyyppi	Symmetriatasot	Synonyymit	Esimerkkejä
Muinainen epäsymmetria tai haplomorfia	Ei	Aktinomorfia, säteittäinen, säännöllinen	Magnolia (Magnoliaceae), Nymphea (Nymphaceae)
Aktinomorfia tai säteittäinen symmetria	Yleensä enemmän kuin kaksi (polysymmetrinen)	Säännöllinen, pleomorfia, stereomorfia, monisymmetria	Primula (Primulaceae), Narcissus (Amaryllidaceae), Pyrola (Ericaceae)
Epäsymmetria	Kaksi (epäsymmetrinen)	Kahdenvälinen symmetria	Dicentra (Fumariaceae)
zygomorfia	Yksi (monosymmetrinen)	Kahdenvälinen, epäsäännöllinen, mediaalinen zygomorfia
mediaalinen zygomorfia tai kahdenvälinen symmetria			Salvia (Lamiaceae), Orkidea (Orchidaceae), Scrophularia (Scrophulariaceae)
poikittainen (ylä-ala) zygomorfia			Fumaria ja Corydalis (Fumariaceae)
diagonaalinen zygomorfia		pakollinen zygomorfia	Aesculus (Hippocastanaceae) löydetty Malpighiaceae, Sapindaceae
Hankittu epäsymmetria	Ei	Epäsäännöllinen, epäsymmetrinen
uutta epäsymmetriaa		Epäsäännöllinen, epäsymmetrinen	Centranthus (Valerianaceae), löytyy lajeista Cannaceae, Fabaceae, Marantaceae, Zingiberaceae
enantiomorfia monoenantiomorfia di-enantiomorfia		Enantiostyly, epätasainen sivusuunnassa	Cassia (Caeasalpinaceae), Cyanella (Tecophilaeceae), Monochoria (Pontederiaceae), Solanum (Solanaceae), Barberetta ja Wachendorffia (Haemodoraceae)

pallomainen symmetria

Säteittäinen symmetria

Kahdenvälinen symmetria

Symmetrian kehitys

Symmetrian merkit määräytyvät ulkoisen ympäristön mukaan. Täysin isotrooppinen ekologinen markkinarako vastaa organismien maksimisymmetriaastetta. Ensimmäiset maapallon vesipatsassa kelluvat yksisoluiset organismit saattoivat olla mahdollisimman symmetrisiä - pallomaisia, ne ilmestyivät noin 3,5 miljardia vuotta sitten.

Symmetrian evoluutio eläimissä ja protisteissa

Asymmetrisaatio eläimissä "ylös-alas"-akselia pitkin tapahtui kentän vaikutuksesta painovoima. Tämä johti vatsan (ala) ja dorsaalisen (ylempi) puolen esiintymiseen suurimmassa osassa liikkuvista eläimistä (sekä säteittäisen että kahdenvälisen symmetrian kanssa). Joillakin säteittäisesti symmetrisillä istumattomilla eläimillä ei ole selkä- ja vatsapuolta; aboraalinen napa vastaa yleensä kehon alapuolta, kun taas oraalinen (suu) napa vastaa yläpuolta.

Asymmetrisaatiota anterior-posterior-akselia pitkin tapahtui vuorovaikutuksessa tila kentällä, kun tarvittiin nopeaa liikettä (paeta saalistajaa, saada kiinni saalista). Tämän seurauksena pääreseptorit ja aivot olivat kehon etuosassa.

Kahdenvälisesti symmetriset monisoluiset eläimet ovat vallinneet viimeiset 600-535 Ma. Niistä tuli lopulta hallitseva maapallon eläimistö "kambrian räjähdyksen" jälkeen. Ennen tätä vendin eläimistön edustajissa vallitsi säteittäisesti symmetriset muodot ja omituiset eläimet, joilla oli "liukuvan heijastuksen symmetria", esimerkiksi charnia.

Nykyaikaisista eläimistä vain sienillä ja ktenoforeilla näyttää olevan ensisijainen säteittäinen symmetria; vaikka cnidarians ovat säteittäisesti symmetrisiä eläimiä, korallipolyyppien symmetria on yleensä molemminpuolista. Nykyaikaisten molekyylitietojen mukaan symmetria cnidarianilla oli luultavasti alun perin bilateraalista, ja medusozoaaleille ominaista säteittäinen symmetria on toissijaista.

V. N. Beklemishev antoi klassisessa työssään yksityiskohtaisen analyysin symmetriaelementeistä ja yksityiskohtaisen luokituksen protistien symmetriatyypeistä. Näille organismeille ominaisista kehon muodoista hän erotti seuraavat:

anaksoni - esimerkiksi amebassa (täydellinen epäsymmetria);
pallomainen (pallomainen symmetria, on symmetriakeskus, jossa ääretön määrä äärettömän suuren järjestyksen symmetriaakseleita leikkaa) - esimerkiksi monissa itiöissä tai kystissä;
loputtomasti polyaksoni (siellä on symmetriakeskus ja äärellinen, mutta rajoittamaton määrä akseleita ja tasoja) - monet auringonkukat;
oikea polyaksoni (tiukasti määritelty määrä tietyn luokan symmetriaakseleita) - monet radiolaariat;
stauraxon (monaxon) homopolaarinen (on yksi symmetria-akseli, jolla on vastaavat navat, eli sen leikkaa keskeltä symmetriataso, jossa on vähintään kaksi ylimääräistä symmetria-akselia) - jotkut radiolaariat;
monaxon heteropolaarinen (yksi symmetria-akseli, jossa on kaksi epätasaista napaa, symmetriakeskus katoaa) - monet radiolaariat ja

"ja alaosio" "" julkaisimme artikkelin "Miksi oikeakätisiä on olemassa? » Tänään jatkamme aihetta ja pohdimme vielä globaalimpaa asiaa - miksi kahdenvälinen symmetria korkeammissa eläimissä ja ihmisissä? Miksi emme ole kuin hydrat tai meritähti? Onko tällainen evoluution kehitys ollenkaan mahdollista, kun kappaleilla on ei-kaksipuolinen symmetria? Näihin kysymyksiin vastaamme. Samanaikaisesti edellisessä artikkelissa esitettyyn kysymykseen "Miksi oikea aivopuolisko vastaa kehon vasemmasta puolelta ja vasen oikeasta?"

Miksi kahdenvälinen symmetria? Tiedät todennäköisesti satoja esimerkkejä tällaisista ruumiista - nämä ovat hevosia, koiria, sammakoita, kissoja - melkein kaikki selkärankaiset, jotka otat, ovat kahdenvälisesti symmetrisiä. Mutta miksi? Olisi kiva saada viiden säteen symmetria, kuin meritähdellä... Sanotaan, että yhdestä irti revitystä säteestä voi kasvaa uusi yksilö... Ehkä meillä olisi sellainen kyky?..

Miksi kahdenvälistä symmetriaa ylipäätään esiintyy?

Vastaus: Tämä johtuu aktiivisesta liikkeestä avaruudessa. Selitetään yksityiskohtaisesti:

Jotkut yksi- ja monisoluiset olennot elävät vesipatsaassa. Tarkkaan ottaen heille ei ole olemassa käsitteitä "oikea-vasen" ja "ylös-alas", koska painovoima on mitätön ja ympäristö on sama. Siksi ne näyttävät pallolta - neulat ja kasvatukset työntyvät ulos kaikkiin suuntiin lisätäkseen kelluvuutta. Esimerkki on radiolaria:

Pohjaan kiinnittyneet primitiiviset monisoluiset organismit elävät eri tavalla. "Ylös" ja "alas" ovat jo olemassa, mutta saaliin tai saalistajan ilmestymisen todennäköisyys on sama kaikilta puolilta. Tämä luo säteittäisen symmetrian. Vuokko, hydra tai meduusa levittää lonkeroitaan kaikkiin suuntiin, käsitteet "oikea" ja "vasen" eivät ole heille mitään.

Aktiivisemman liikkeen myötä ilmaantuvat käsitteet "edessä" ja "takana". Kaikki tärkeimmät aistielimet menevät eteenpäin, koska hyökkäyksen tai saaliin todennäköisyys on suurempi edessä kuin takana, ja kaikki mikä on jo välinpitämättömästi ryömitty ohi, uinut, juossut ja lentänyt, ei ole niin merkittävää.

Vielä aktiivisempi liike merkitsee yhtenäistä kiinnostusta sekä vasemmalla että oikealla olevaan. Tarvitaan kahdenvälistä symmetriaa. Esimerkki, joka selittää liikenopeuden ja symmetrian riippuvuuden, ovat merisiilit. Hitaasti ryömeillä lajeilla on, kuten kaikilla piikkinahkaisilla, sädesymmetria.

Jotkut lajit ovat kuitenkin oppineet elämään merihiekassa, jossa ne kaivautuvat ja liikkuvat melko nopeasti. Täsmälleen edellä kuvatun säännön mukaisesti niiden pallomainen kuori litistyy, venyy hieman ja muuttuu molemminpuolisesti symmetriseksi!

Ja nyt TÄRKEIN:

Kahdenvälisesti symmetrisessä eläimessä molempien puoliskojen tulisi kehittyä tasaisesti.

Kuitenkin kaikki vinoutuma suuntaan tai toiseen on haitallista.

Kaikki on yksinkertaista.

Jos hermoja ei risteytyisi ja oikea pallonpuolisko olisi vastuussa kehon oikeasta puolesta:

Kunkin puolikkaan kehitysaste riippuu kuormituksesta. Kuvittele: sattumalta eläimen vartalon oikea puoli liikkuu enemmän, lihakset kasvavat, oikean pallonpuoliskon verenkierto on parempi (ei loppujen lopuksi hermovaurioita).

Mitä enemmän verta, sitä enemmän ravintoa ja sitä enemmän kehittyy aivojen oikea puolisko. Näin ollen jos hermoja ei risteytyisi, siinä olisi valtava oikea vartalon puolisko ja valtava oikea puolipallo. Pieni vasen pallonpuolisko kontrolloi sitä vasenta ruumiinpuoliskoa, jossa suru oli puoliksi. No, tai päinvastoin... Samaa mieltä, hybridi olisi jalo - ja ei-selviytymistä.

Siksi selviää paremmin, kun oikea pallonpuolisko hallitsee kehon vasenta puoliskoa. Silloin oikean pallonpuoliskon stimulaatio parantaa kehon vasenta puolta! Joten toisen kahdesta symmetrisestä kehon osasta kasvu "vetää" toista taakseen, mikä varmistaa niiden yhtenäisen koordinoidun kehityksen.

Yleinen johtopäätös:

Aktiivinen liike luo molemminpuolista symmetriaa.

Siksi, jos eläisimme muissa kehoissa (hydrat, meduusat, meritähti jne.) ja eläisimme samaa aktiivista elämäntapaa, meillä olisi jälleen kahdenvälinen symmetria.

Joten tässä se on, vaikka kuinka surullista 🙂

Useimmat eläintieteilijät uskovat, että kaikki kahdenvälisesti symmetriset organismit ovat jälkeläisiä Radiatasta. Asia on siinä, että bilateraalisesti symmetristen organismien varhaiset kehitysvaiheet (halkeamisvaiheet, blastula ja gastrula) ovat yleensä säteittäisen symmetrian alaisia, ja kahdenvälinen symmetria muodostuu vasta myöhemmin kehityksessä. Lisäksi säteittäisesti symmetriset eläimet ovat yksinkertaisempia kuin bilateraalisesti symmetriset: ctenoforeilla ja cnidariansilla ei ole suolen läpi kulkevaa, verenkierto- ja eritysjärjestelmää.

Pitkään kaikki hypoteesit kahdenvälisesti symmetristen eläinten alkuperästä perustuivat vain vertailevan anatomian ja embryologian tietoihin. Haeckelin esittelemää kolminkertaisen rinnakkaisuuden menetelmää (vertailevan anatomian, embryologian ja paleontologian yhdistelmä) voitiin soveltaa vendin eläimistön löytämisen jälkeen. Juuri tähän aikaan (620-545 miljoonaa vuotta sitten) Bilaterian muodostuminen tapahtui. Vendin eläimistössä säteittäisesti symmetriset muodot hallitsevat molemminpuolisesti symmetrisiä muotoja, ja jälkimmäisten joukossa on monia sellaisia, joita voidaan pitää siirtymämuotoina Radiatan ja Bilaterian välillä. Teoriat kahdenvälisesti symmetristen eläinten alkuperästä voidaan jakaa useisiin suuriin ryhmiin: vertaileva anatominen, embryologinen, paleontologinen.

Vertaileva anatominen. Kahden vuosisadan aikana Sran on kehittänyt useita vaihtoehtoisia konsepteja, jotka perustuvat yksityiskohtaiseen vertailevaan analyysiin eri b / n-ryhmien rakenteesta. 1. Planuloidi-turbelaariset hypoteesit. Näiden hypoteesien kannattajat (Graf, Beklemishev, Ivanov) olettivat, että bilaterioiden esi-isät olivat parenkymuleja tai planuleja muistuttavia organismeja. Tällaiset organismit uivat ensin vesipatsaassa värien avulla ja sitten upposivat pohjaan. Aktiivinen pohjaeläimen elämäntapa vaikutti kahdenvälisen symmetrian muodostumiseen. Primaariset bilateriat olivat hyvin yksinkertaisia organismeja: heillä ei ollut läpikulkusuolia ja coelomia. Nykyään elävien joukossa nämä ovat ciliaarisia matoja (tarkemmin sanottuna suolistoton turbellaria Acoela), joista kaikki muut bilateriaryhmät ovat peräisin. 2. Arkkikelomaattiset hypoteesit. Kannattajat - Masterman, Remane, Ultrich - olettivat, että Bilaterian esi-isät olivat nelisäteisiä suolistoonteloita, joiden mahaontelo oli jaettu väliseinillä 4 kammioon. Tällaiset polyypit alkoivat ryömiä suussa, joka muuttui vatsapuolelle. Muutosten aikana kokonaisuus jakaantui kolmeen osaan: preoraaliseen, perioraaliseen ja runkoon. Nykyaikaisista organismeista lähimmät ovat segmentoimattomat coelomic organismit (sipunculids, brachiopods, foronids, hemichordates). Tämän hypoteesin kannattajien mukaan kaikki ei-coelomic Bilateriat menettivät kokonaisuuden ja jotkut (litamadot) myös läpisuolen. 3. Metameeriset hypoteesit. Kannattajat - Beneden, Snodgrass, kasvatti Bilateria monisäteisistä koralleista. Suolen ontelon kammioiden pyöreä järjestely säteittäisesti symmetrisissä muodoissa muuttui primaarisen Bilaterian metamerismiksi, ja ympyrään järjestetyt lonkerot muuttuivat sivuttaisiksi metameerisiksi lisäkkeiksi - parapodia tai raajat. Embryologinen. Bilaterioilla on kahden tyyppinen pilkkoutuminen: spiraali (annelidit, nilviäiset) ja säteittäinen (Lophophorata ja Deuterostomia). Solujen sijainti murskausmunassa molemmissa murskaustyypeissä on 4-säteen symmetrian alainen. Tämä solujen järjestely mahdollistaa säteittäisesti symmetrisen blastulan muodostumisen, joka on primitiivisen Bilaterian ensimmäinen toukkavaihe. Kahdenvälisen symmetrian muodostuminen alkaa primitiivisessä Bilateriassa vasta gastrulavaiheen jälkeen. Tämä tapahtuu yhden gastrulan sektorin kasvun kautta, josta tulee toukan selkäpuoli. Tämän seurauksena aboraalisen elimen ja blastohuokosen suhteellinen sijainti muuttuu. Aboraalinen urut liukuu eteenpäin ja blastoporaalinen puoli osoittautuu vatsaksi (tämä on tyypillistä useimmille bilaterialle, paitsi sointumille, joissa blastoporaalinen puoli muuttuu selkäpuolelle, koska sointumattomat ovat käänteisiä Bilaterioita). Siten klassisen embryologian tiedot osoittavat, että bilateraalisesti symmetristen eläinten vatsapuoli on blastoporaalisen puolen kasvu. Toisin sanoen Bilateria ryömi pitkänomaisella blastohuokosella, kun taas suu ja peräaukko ovat johdannaisia blastohuokosen etu- ja takareunoista. Paleontologinen. Joidenkin vendin bilaterioiden organisaatiossa on siirtymämuotojen piirteitä säteittäisesti symmetrisestä bilateraalisesti symmetriseen. Siten nuorilla Dickinsonioilla on säteittäinen symmetria: niiden segmentit on järjestetty säteittäisesti kehon tasoon nähden kohtisuoran akselin ympärille. Aikuisen Dickinsoniassa segmentit järjestetään peräkkäin. Monissa tapauksissa on selvästi nähtävissä, että suolen metameeriset uloskasvut eivät erotu sen mediaaniosasta. Koska vendin bilaterian suuta ja peräaukkoa ei löydy, on mahdollista, että useissa muodoissa suolet ovat yhteydessä ympäristöön pitkänomainen suu. Voidaan olettaa, että vendin bilateriat säilyivät edelleen coelenterateina, vaikka niillä oli jo kahdenvälinen symmetria, joka muodostui pohjassa liikkuvan elämäntavan vaikutuksesta. Todennäköisin alkuperäBilateria. Klassisen vertailevan anatomian, embryologian ja paleontologian lähestymistapojen yhdistelmä mahdollistaa Bilaterian alkuperän esittämisen seuraavasti. Vendi-kaudella oli laaja säteittäisesti symmetristen koelenteraattien eläimistö, joiden edustajista osa siirtyi ryömimään substraattia pitkin suun puolella. Tämä liikkumisen luonne määritti kahdenvälisen symmetrian muodostumisen näissä organismeissa. Vendian bilateriat eivät todennäköisesti olleet vielä kolmikerroksisia eläimiä, mutta säilyttivät kahdenvälisesti symmetristen koelenteraattien organisaation. Tämä tarkoittaa, että heidän suolistontelonsa voitaisiin yhdistää ulkoiseen ympäristöön pitkällä, vatsapuolta pitkin ulottuvalla rakomaisella suulla. Tällaisista kahdenvälisesti symmetrisistä koelenteraateista tuli fanerotsoisten kolmikerroksisten eläinten esi-isät. Samanaikaisesti raomamainen blastohuokos sulkeutui keskeltä ja mahalaukut erottuivat keskeisestä putkimaisesta suolesta.

Tietosanakirja YouTube

1 / 5

Symmetrian elementeistä erotetaan seuraavat:

symmetriataso - taso, joka jakaa kohteen kahteen yhtä suureen (peilisymmetriseen) puolikkaaseen;
symmetria-akseli - suora viiva, jonka ympäri kierrettynä jossain kulmassa, joka on alle 360 o, kohde osuu yhteen itsensä kanssa;
symmetriakeskus - piste, joka jakaa kaikki suorat, jotka yhdistävät kohteen samanlaisia pisteitä.

Näiden geometristen symmetriaelementtien lisäksi erotetaan biologiset:

Symmetriset tyypit

Biologisilla esineillä on seuraavan tyyppinen symmetria:

pallosymmetria - symmetria suhteessa pyörimiseen kolmiulotteisessa avaruudessa mielivaltaisten kulmien kautta.
aksiaalinen symmetria (säteittäinen symmetria, määräämättömän kertaluvun kiertosymmetria) - symmetria suhteessa pyörimiseen mielivaltaisessa kulmassa akselin ympäri.
- n:nnen kertaluvun pyörimissymmetria - symmetria suhteessa pyörimiseen 360 ° / n kulmassa minkä tahansa akselin ympäri.
kahdenvälinen (kaksipuolinen) symmetria - symmetria suhteessa symmetriatasoon (peiliheijastussymmetria).
translaatiosymmetria - symmetria suhteessa tilan siirtymiin missä tahansa suunnassa tietyn etäisyyden verran (sen erityistapaus eläimissä on metamerismi (biologia)).
kolmiakselinen epäsymmetria - symmetrian puute kaikkia kolmea spatiaalista akselia pitkin.