为什么生物体基本上都是对称的?有没有不对称的生物?

生物这个范围太大了,不对称的生物多到数不清,一般来说,哺乳动物、爬行动物、两栖动物、鸟类身体左右对称的现象比较常见,因为这些动物运动能力较强,为了维持平衡,就需要对称的身体。但植物、多孔动物(海绵)等是不对称的,因为它们不需要运动。腔肠动物是辐射对称的,棘皮动物是次生辐射对称的。图一二是完全左右对称的脸,图三是原版

其实对称动物也只是大致对称而已,毕竟生物不是几何体,无法做到完全对称。比如我们人类,看起来是对称的,实际上身体两侧的器官并不完全呈对称分布,脸、眼睛、耳朵、眉毛、手、脚、腿、肺、肝、肾等器官两侧的大小并不完全相等,只不过有的人差异大,肉眼就可以明显看出,就是我们平时所说的歪脸、歪嘴、大小眼、长短手、高低肩等,而有的人差异很小,但仍然存在。

如果人的脸完全左右对称的话,看起来反而很奇怪。所以说,运动能力较强的生物就需要对称的身体,这样才能保持身体平衡,提高运动效率。但也有一些特例,就来列举几类身体两侧差异极大的动物 。首先是招潮蟹,约有95种,这类节肢动物雄性拥有一支大螯和一支小螯,两支螯的差别极大,甚至有些种类大螯比身体还大。第二类就是鲽形目,就是我们俗称的比目鱼,约有600种。比目鱼的特征是两眼均位于身体的一侧,因此得名,有眼的一侧体色较深,另一侧体色较浅。鲽形目是底栖鱼类,这样的身体是为了更贴合海底,增加潜伏效果,提高捕猎效率。比目鱼刚孵化出来时和其他鱼类一样,随着生长眼睛逐渐被挤到同一侧。第三类就是各种各样的螺,这些螺的外壳是不对称的,而且绝大多数螺都是右旋,左旋螺仅占腹足纲物种的3%左右。

比目鱼是一种长相奇特的鱼类,奇怪之处在于它的两只眼睛长在了头的一边,身体很扁,而且还是卵圆形的身材,身体的左侧呈现浅褐色,腹部的颜色则较浅。

寄居蟹是一种以螺壳为寄体的螃蟹,它自己不打洞,却专门寄居在螺类的壳体里面。寄居蟹除了少数的种类之外,一般是左右躯体不对称的,尾节也常常不对称。

海螺我们就不陌生了,一般带软体的动物,身体往往都是不对称的,它们的外壳也是呈现螺旋状。除此之外,还有一些生物,也是不对称的,比如说海绵,但是也有人认为海绵是辐射对称生物,另外,贝壳似乎也不是对称生物。



根据联合国环境署发布的报告称,地球上一共有870万种生物。地球上的生物不仅仅包括动物和植物,还有真菌界和原生生物界。因此,我们说生物基本上都是对称的有些太宽泛了。像植物大多不是对称的。多数植物的生长都具有向光性。阳光在哪里,它们就朝着那个方向生长。它们不太在乎身体的对称性。

图示:身体对称的蝴蝶

而身体呈现出对称性特点的是动物。在动物界中特别是多细胞的动物大多数的身体都是对称的。身体的对称对生物的生存是非常有利的。动物不像是植物那样,当一颗种子在土壤中发芽之后,它的一生就固定在一个地方不动了。它们依靠土壤中的中的水分和空气中的二氧化碳进行光合作用为自己制造食物。

而动物就不一样了,动物不能自己制造食物。它们必须通过吃植物或者其他动物来维持自身的生命活动。因此,动物世界要比植物世界残酷的多。它们不仅要捕食其它的生物还要防止被其它的动物捕食。因此,身体的形状对于动物来讲非常的重要。地球上最早的多细胞动物是身体呈辐射对称的,例如珊瑚虫。它们的生活方式是固定的。身体呈辐射对称可以更好的感知周围的环境。

图示:身体呈辐射对称的珊瑚虫

后来的动物摆脱了固定的生活方式。它们需要四处活动来觅食。而身体两侧对称的体型更加有利于动物活动的协调性。它们可以更快的猎取到食物和更敏捷的躲避敌人的攻击。因此现在我们常见到的比较高等的动物都是身体两侧对称的。

动物身体的对称性并不是说是那种严丝合缝的对称。例如有一种螃蟹叫做招潮蟹。雄性的招潮蟹会有一只特别大的蟹螯,而另一只蟹螯却非常的小。这不就是不对称了吗?我认为这也是一种对称。招潮蟹两边的蟹腿数量是对称的,蟹螯也是一边一个。雄性招潮蟹一只蟹螯变大这是它的第二性征。雌性招潮蟹的的体型就对称的很完美了。

图示:招潮蟹

比目鱼看上去就是一种不对称的动物,眼睛都长到一边去了。这是由于它们的生活习性造成的。它们生活在海底,身体的一面紧贴着海底。对于比目鱼来讲海底一侧是安全的,危险来自身体的上方。因此把眼睛长在身体的一边,全神贯注的盯着海底上方的动静感觉就安全多了。但是比目鱼在小的时候和其它的鱼类一样都是身体左右对称的。

图示:比目鱼

那么在动物界中哪些动物的体型是不对称的呢?欢迎大家留言列举你所知道的身体不对称的动物吧!

在地球上瞅一瞅,你会发现越是高等动物的外形越趋于对称,而一眼看上去能逼死强迫症的则普遍比较低级。

不信你来看看这些长相“奇葩”的小可爱们:

招潮蟹

招潮蟹最典型的特征莫过于那一对悬殊贼大的螯,像是一边打了激素,一边发育不良。

其实只有雄性招潮蟹才拥有一支大螯,被它们用来恐吓敌人、求偶、打斗,而雌性招潮蟹只有两只小螯。

更为有趣的是,如果招潮蟹的大螯不甚搞丢了,它们会再长出一个小螯,而另一个小螯则变成大螯。

比目鱼

丑哭了的比目鱼是鱼类中唯一外形不对称的存在,你看看这眉不清目不秀的,你说说你是咋长的,不怕吓到海里的花花草草吗?

更加“另类”的是,比目鱼在刚出生的时候和别的鱼没啥区别,只是它长着长着就长歪了。

一只眼睛慢慢移动到头顶,直至跑到身体另一侧。嘴巴也逐渐扭曲,直到长大成鱼,就永远的单侧躺在海底了。

枪虾

掌握核心科技的枪虾同样拥有一大一小的不对称螯。为啥说枪虾掌握核心科技呢?因为人家是真的从蛋里就持枪!

枪虾在捕食的时候,会通过迅速闭合大螯来发射出一股时速高达100km/h的水流,足以把小鱼、小虾、小螃蟹打晕或者枪毙。

更为可怕的是,枪虾打手枪时会打出在十亿分之一秒内爆炸的低压气泡,能产生4700摄氏度的高温。而且气泡爆炸的声音比真枪还要大,足以让潜艇躲过声呐的捕捉。

寄居蟹

基本上所有的寄居蟹都是不对称的,这源于它经常换房子的土豪行径。

因为它要钻进海螺壳里去,所以寄居蟹的身体一边大一边小,短小的螯脚用来支撑住外壳,长的螯脚则用来拖着房子奔跑。

而且寄居蟹的房子也是不对称的,没错,所有的螺和蜗牛都不对称。

你吃过比目鱼吗?这种海洋鱼类,无论你从哪个角度看,它都不是对称的。

生物体基本上都是对称的?这句话不准确,因为生物包含了地球上所有的有生命的个体,小到细菌、微生物、大到参天大树、蓝鲸都属于生物的范畴,而从整体上看,生物的身体不对称的和对称的都有很多,而且即便是对称的生物也大都是左右对称。那么,为什么对称的生物大都是左右对称呢?有哪些不对称的生物呢?我们一起来聊一下这两个问题。

对称的生物

对称并不是完全绝对的,因为任何的生物都不可能有完全一样的部位,就好比我们人类有双手,而这双手也不具备完全的对称性,它在细节上总是会有一些差异的。因此,这里说的对称只要是符合整体对称就可以了。

在所有的生物中,你会发现一个奇怪的现象,那就是大多数身体有对称性的生物都集中在动物界,而生物远不止只有动物这么简单,还有植物、微生物、细菌、真菌等等,这些都属于生物的范畴。放眼整个动物界,如果是从动物的中间切开,左右各一半,你会发现大多数的动物都是对称的,小到蚂蚁、大象均符合这一特征。

那么,为什么动物大都是对称的呢?

从演化的角度看,现在的生物都是由最早的海洋中的单细胞生物慢慢的演化而来的,而单细胞生物简单地说就是由一个细胞组成的生物,不同的单细胞生物的形状各异,比如变形虫可以有各种各样的形状。这是为什么呢?原因就出在生存环境上,原始的单细胞生物诞生于海洋之中,也就是水中,水是无形的,而在水中的生物,水也不会改变它们的形状,相反的单细胞生物可以任何的改变形状,并且改变了形状对其生存也没有太大的影响。(下图为变形虫的身体结构)

但是,随着生命的不断演化,单细胞生物逐渐的演化成为了多细胞生物,于是在距今约6亿年前,最早的动物出现了,它就是栉水母。作为地球上出现的最早的动物,栉水母一出现身体就已然是左右对称的了。

也就是说左右对称是动物演化的最初形态。这是为啥呢?为什么不是上下对称呢?问题就出在重力上。地球上都是存在重力的,从单细胞生物到多细胞动物,体型的增大就意味着受重力的影响越大,在水中,重力向下,浮力向上,而对于这些在水中漂浮的动物来说,它们必然会有一头向下,一头向上,因为这样才更容易控制身体的移动。一头向上、一头向下,而两头所受的力又不是相等的,慢慢的头与尾都出现了差异。

到了陆地上也是一样,动物需要在陆地上行走,受重力的影响,它贴近地面的部分长出肢体才能更好的移动,因此就有了正反(上下)两面的差异化。

但是无论是水中还是陆地上,只要是可以自由活动的生物(泛指动物),它们在移动的时候就需要平衡性,尤其是肢体交替的行走时,平衡性尤为重要(不然一步一个跟头),那么如何才能保持身体的平衡性呢?关键就在于身体左右对称,身体一旦左右对称了,在移动的时候,身体的平衡就是最好的。因此,在对称性中,重力取消了一个对称维度(上下对称),定向运动又是动物最高效的运动方式,这让动物们选择了更有利于运动平衡性的左右对称。

因此,大多数的动物都是左右对称的,而正是左右对称,才让脊椎动物的脊椎都位于其中线上。

不对称的生物

身体不对称的生物实在是太多了,几乎所有的植物都不具备严格的对称性,因为没有一颗树从中间分开,它两边的树枝和树叶是完全一样的,甚至差异都非常的明显,如果没有这个切面,你甚至不会认为被一分为二的植物原本是一颗植物,因为植物向阳生长,必然有一面是阴暗面,而向阳面和阴暗面对于同一株植物的生长是完全不同的。

除了植物外,大多数的原生生物也是没有对称性的,因为它们是生命演化的最初形态,没有任何的对称性可言,无论是左右对称还是上下对称都不符合。我们在原生动物中找一种最接近对称性的生物就只能是草履虫了,但是草履虫的形态如下图:

当然,并不是所有的动物都有对称性,比如比目鱼,它的双眼位于头部的左侧或者右侧,压根就不在头部的两侧,所以,我们无论是怎么分割它的身体都得不到对称的两部分。

还有招潮蟹,你可能分不清蟹的种类,但是如果简单招潮蟹保证你一眼就能认出它,因为它最大的特点就是有一对大小极不成比例的螯(雄性的特征,雌性两只螯都很小哈),如此大的左右差异,显然也是不具备对称性的。

总结

生物的对称性从动物才开始有的,这是因为动物的身体更加的复杂,而且它们的活动有着定向性,在定向性和重力的影响下,它们只能选择左右对称的对称方式。

如此看来,在自然界中身体不具备对称性的生物才是大多数,因为动物界只是生物的一小部分,而且动物中也有许多不对称的动物。

如果让你一秒反应出一个不对称的生物体,你想得到吗?是不是感觉有点困难呢?

什么世界上大多数的生物都是对称的呢?对称是一种生存选择吗?对称的生物的生存几率会更高吗?

为什么生物要往对称的方向进化呢?

生命是从海洋起源的,陆地上的生命也是从海洋生物不断进化而来的。实际上对称的体型就是一种生物自然选择的结果。以人为例子,人是有明显的前后左右的差别的,人的前端比其它位置会更早接触到外界的信息,基本上所有形体上对称的动物都是如此。因此这些动物的神经的系统和感官系统会开始向身体的前端集中,对刺激的反应也能够更加准确、迅速。

这种演化是动物能够从海洋爬上陆地的秘密。你再仔细一想,就会发现,确实比较不对称的生物都是生活在海洋里的。

对称的优势

对于生物来说,对称最大的优势就在于运动能力。正是因为对称,人类包括其它地球上对称的动物才能够主动往某个方向运动,否则只能在原地转圈了。

很多人意识不到对称的优势是因为没有关注到不对称的劣势。如果你的脚不一样长短,那么你的行动是否会受限。如果手也不一样短,是不是会给生活带来很多不便呢?

对称的类型

虽然是大多数生物都是对称的,但其实对称的方式有些许差别。分为两侧对称和辐射对称。

两侧对称就是左右对称,人就是两侧对称的,大多数对称的动物都属于这个范围,哺乳动物、爬行动物、鸟类都是左右对称的,能够在前后左右上下等各个方位上移动。但是这种对称只是大概对称,你可能不能跟我说你的右边脸比较大,所以你是不对称的,要从整体的结构上来看。

辐射对称就是与身体主轴成直角且互为等角的几个轴是相等的。这些轴都可以将机体切割为两个相似的一半,与两侧对称最大的不同就在于,这种体型是没有左右之分的,只有上下之分。大部分棘皮动物、腔肠动物和海绵动物都属于这种辐射对称动物,我们非常熟悉的水母也是辐射对称。

那为什么身体内部不对称呢?

我们是人的四肢,躯体是对称的,但是我们身体内部的结构却不对称呢?问题就取决于内部的对称对动物基本没有什么好处。生物进化往往会往适应生存的方向来发展,内脏的对称并不能为动物带来什么优势,自然也没有这样进化的必要性了。

而躯干的对称大大提高了生物的运动能力。

不对称的生物

大千世界无奇不有,总是有的生物在进化的时候搞出了不少幺蛾子,就不走寻常路。这些不对称的动物你都知道吗?

红树林招潮蟹:雄性招潮蟹的螯,也就是它们的大钳子是不对称的,一个大,一个小。它们会在求偶和抵御敌人的时候挥舞自己的大螯。

珊瑚:首先珊瑚看起来像植物,但是其实它们是货真价实的腔肠动物。它们在幼年的时候会飘动,但是后来找到附着物之后就永远固定下来了。

海绵:实不相瞒,海绵也是动物,但是和海绵宝宝不一样,它们通常是不对称的。而且海绵的形状非常怪异,有伞形的、杯形的、扇形的,各种奇形怪状。

最后是比目鱼,它们的身体是扁平的,习惯单侧休息,所以眼睛也只长在眼睛的一侧。其实不对称,长得还挺丑的。

大家是否发现这些不对称的生物基本上都是海洋生物?大家想得到什么其它生物也是不对称的吗?

小结:

对称是生物得以从海洋爬向陆地的关键,因为对称我们现在才能各个方向的自由移动。其实,世界上还有一些不对称的生物,比如珊瑚、海绵、比目鱼和招潮蟹等等,它们都是属于比较低级的生物。对于高级生物来说行动不便是很不利于生存的,所以它们在很早就进化成了对称的样子。

关注麦克斯韦妖妖灵,带你了解最新最有趣的科学动态。

人类就是不对称的,特别是内脏器官,左右不对称。其他动物的内脏也是不对称的。动物界大概只有外表是对称的。

对称,指物体或图形在某种变换条件下,例如绕直线的旋转,对一个平面的映射等,其相同部分有规律重复的现象。亦即在一定变换条件下的不变现象。 中华民族是最倡导对称与平衡的民族,在房屋建设中,以中轴线为对称,在家具和农具制作上也以中轴线为对称。使用的金属钱币,外圆内方具有高度对称性。即使写文章,也倡导对称与平衡。绝句,律诗,对联无不采用对称形式。

人们所以形成这种思维,是由于对长期自然现象观察体会的结果。蝴蝶,蜻蜓在空中自由飞翔,除了他们美丽的色彩给人印象深刻,还有他们体态的对称和平衡,给人以优雅之感。植物花朵千姿百态,除了缤纷的色彩,还带给人们对称的美感。

作为动物,从身体中延伸出身体的附属部分,如手arm,脚leg,鳍fin,翅膀wing等,这些零件安排成两侧对称bilateral symmetry和放射对称radial symmetry。

两侧对称,身体部件的安排有唯一的按中间可能划分产生两个对称的半镜像,它是几乎所有自由运动动物的典型状态。如青蛙,蝴蝶,蜻蜓,鱼,鸟等。花的相同情况的对称,称为左右对称zygomorphy,如金鱼草snapdragon。

放射对称,是身体零件围绕中心轴径向排布,如棘皮动物海星starfish,海葵sea anemone等。在这种情况,有两种或多种可能的身体划分(有时可在不同平面),可以产生两个对称的半镜像,例如海星为五放射对称,可有五个放射对称划分。在花中相同状态称为辐射对称actinomorphy,例如金凤花buttercups。

但也有特殊的鱼类不遵守对称性,这就是比目鱼,也叫鲽鱼flounder,主要类别有鳒鱼,鲆鱼,鲽鱼,鳎鱼,舌鳎等。我们常见的多宝鱼,学名大菱鲆,俗称欧洲比目鱼;鸦片鱼,学名鲆鱼。它们栖息在浅海沙质海底,成鱼身体左右不对称,两只眼睛均长在一侧,运动时采用侧游方式,它以底栖无脊椎动物和鱼类为食。也有的花,不具备任何对称性,如美人蕉,我们称其为不对称的花。

生物对称的特征便于生物的协调性,所以高等动植物基本都是对称的,而且有多种对称的形式,对应不同种属的生物,而一些较为低级的物种却缺乏对称,多是缺乏运动能力。

地球生物演化自原始的单细胞生物起,逐渐有了单细胞的动植物,然后有了多细胞的动植物,之后演化出结构复杂的多细胞动植物。相对而言植物没有什么运动能力,但由于生长得比较高大,枝条张开也十分沉重,如果长的不对称,则容易被风吹折,不利于它们的向光生长,也容易导致死亡;尽管有些树被山风等因素影响,某一边长得稍微偏一些,但总体上也是辐射对称的结构,大约呈金字塔的形状;而低等的植物,比如有些单细胞植物是卷曲的丝状,还有疙疙瘩瘩的,总体上也不是很对称,它们不需要运动,更多的是随波逐流,因此它们的演化没有受到受力方面因素的影响,有光的地方就有它们。

动物则不一样,动物就是因为能够较为自由地活动才叫动物,简单的单细胞生物还好,它们的活动能力有限,只是靠本能趋利避害,理化机制是细胞上的蛋白和水中的矿物质离子结合,导致形状和运动属性变化,通常是那些不利于它们生存的物质粒子导致它们原理,有利于它们生存的就使它们靠近。但这类生物中,有一些也是较为对称的形状,但是也有很多却长得很凌乱;而一些进化较为低级的动物,比如海绵动物很多都不对称,而它们也比较缺乏运动能力,所以主要靠依附在海底的岩石上,靠摄取路过的小动植物生存;海螺的壳也是螺旋形式的,而它们也比较缺乏运动能力,只不过壳坚硬,一般的小动物拿它们也没啥好办法。

高等动物则不一样,因为有较为发达的神经系统,具备较强的思维,神经系统在生物体内的分布是基本对称分布的,像树一样,可以从四面八方采集各类信息,靠视听嗅触等感觉感知周围的世界,因此对待外界的刺激可以靠自己思考然后再看是否逃离,该怎样逃离,需要灵活地活动,具备巧妙的运动,于是产生了两侧对称、辐射对称等形式,动物的运动能力有了很好的提升。

未经允许不得转载:科普Room » 为什么生物体基本上都是对称的?有没有不对称的生物?

搞事情!那些不能说的秘密都在这里   关注公众号:科普Room  

         

赞 (0) 打赏

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

微信扫一扫打赏