Dołącz do czytelników
Brak wyników

Ewolucja

1 września 2022

NR 52 (Wrzesień 2022)

Symetria i asymetria w przyrodzie

0 84

Symetria otacza nas zewsząd. Wystarczy się rozejrzeć, by dostrzec, że symetryczne są zarówno tworzone przez człowieka budowle, pojazdy, jak i będące dziełem natury rośliny, zwierzęta, czy wreszcie ludzie.

Słownik języka polskiego PWN definiuje symetrię jako: 

POLECAMY

  1. „podzielność przedmiotu na odpowiadające sobie jednakowe lub analogiczne części, będące swym zwierciadlanym odbiciem albo pokrywające się po obrocie wokół punktu lub prostej”, 
  2. „równowagę i zgodność między poszczególnymi elementami jakiejś całości”. 

Trochę prościej – symetryczne jest to (kształt lub przedmiot), co po odwróceniu, przerzuceniu bądź przeskalowaniu pozostaje niezmienne i podzielić je można na takie same części. Samo słowo symetria, z języka greckiego συμμετρία (symmetría), oznacza „współmierność”. Warto wspomnieć, że właśnie starożytnych Greków szczególnie interesowało to zjawisko. Można powiedzieć, że ówcześni filozofowie, astronomowie, matematycy, artyści czy architekci byli nim zafascynowani. Symbolizowało ono dla nich czystość, doskonałość, wieczność i piękno.
 


Najpowszechniej występującym w przyrodzie rodzajem symetrii jest symetria dwustronna, zwana też bilateralną lub dwuboczną. Najprościej można ją zdefiniować, mówiąc, że obiekt jest dwustronnie symetryczny, jeśli ma jedną płaszczyznę symetrii tzw. strzałkową, dzielącą go na dwie połowy będące swoimi lustrzanymi odbiciami (strony nie muszą być idealnie jednolite). Zdecydowaną większość organizmów żywych charakteryzuje występowanie symetrii dwustronnej. Ludzie i zwierzęta są na ogół mobilni, czyli aktywnie poruszają się, i posiadanie takiej symetrii umożliwia im sprawny ruch do przodu w linii prostej, ptakom czy owadom symetryczne skrzydła umożliwiają lot.
 


Ponadto, z punktu widzenia ewolucji, symetria dwustronna sprzyjała cefalizacji, czyli wytworzeniu głowowej części ciała, w której umieszczone są narządy zmysłów, zwoje nerwowe czy otwór gębowy/jama ustna. Jak wspomniano, ten typ występuje u ludzi, większości zwierząt (ponad 99 procent), w tym ssaków, ptaków, płazów, gadów, stawonogów, mięczaków, ale także wśród niektórych kwiatów (orchidea, groszek) czy liści.
 


Symetria promienista

Innym rodzajem symetrii jest symetria promienista (radialna), zwana też aktynomorfizmem. Obiekt charakteryzujący się tą symetrią można podzielić więcej niż jedną płaszczyzną w celu wytworzenia wielu identycznych części, które są rozmieszczone regularnie wokół osi centralnej. Takich części może być trzy, pięć, siedem itd. W przypadku ∞-krotnej symetrii promieniowej mówi się o symetrii sferycznej – kształt idealnie kulisty.
 


Symetria radialna dotyczy głównie zwierząt morskich osiadłych lub wolno poruszających się, dryfujących (np. meduzy, ukwiały, jeżowce). Jedną z zalet posiadania tego typu symetrii jest rozmieszczenie narządów zmysłu na całym ciele, co pozwala lepiej (np. z każdego kierunku) reagować na bodźce środowiskowe, w tym niebezpieczeństwo, pożywienie. Symetria radialna cechuje też wiele gatunków kwiatów – tzw. kwiaty aktynomorficzne. Taka symetria wraz z kolorem kwiatu, jego zapachem, czasem kwitnienia zwiększa szanse na reprodukcję, gdyż dzięki niej więcej owadów (w tym i więcej gatunków owadów) może wylądować na kwiecie, a następnie przenosić pyłek na inne kwiaty.
 


Są jeszcze inne, rzadziej występujące rodzaje symetrii. Wśród nich jest symetria dwupromienista, będąca połączeniem dwustronnej i radialnej, a przykładem zwierzęcia posiadającego dwie płaszczyzny symetrii jest morski gatunek zwany galaretką grzebieniową, należący do żebropławów (Ctenophora). 
Niektóre wirusy czy bakteriofagi, a konkretniej ich kapsydy, posiadają symetrię ikosaedralną (kubiczną, dwudziestościenną). 
 

 


Dany typ symetrii nie zawsze jest ustalony na całe życie. U kręgowców, bezkręgowców i roślin istnieje również zjawisko przejścia symetrii. Ma to miejsce zazwyczaj podczas embriogenezy i najczęściej dotyczy przejścia od symetrii radialnej do dwustronnej i odbywa się pod kontrolą genów homeotycznych (Hox) i morfogenu (dpp) u zwierząt.
 


Ciekawostki

Nie można tu nie wspomnieć o fraktalach czy ciągu Fibonacciego, bo właśnie to widzimy, patrząc na niesamowite, idealne wręcz kształty np. brokuła rzymskiego (Brocoli romanesco), muszli łodzika (Nautilus), czy słonecznika (Helianthus). Fraktale nie mają ścisłej definicji, ale cechuje je samopodobieństwo (dla fraktali w przyrodzie w skończonych zakresach skali), szczegółowość Są to kształty, które można podzielić na zmniejszone kopie całości. Doskonałym przykładem jest brokuł rzymski, czy paprocie. 
 


Z kolei z ciągiem Fibonacciego spotykamy się, patrząc np. na przekrój spiralnej muszli łodzika (ciąg Fibonacciego zaczyna się od dwóch „1” i każda następna liczba jest sumą dwóch poprzednich: 1,1,2,3,5,8,13…) – każda kolejna komora budująca muszlę jest większa od poprzedniej dokładnie o tyle, ile wynosi wielkość tej poprzedniej. Podobne zjawisko występuje w przypadku spiralnego ułożenia nasion słonecznika.
 


Asymetria

Skoro istnieje symetria, to musi istnieć również asymetria, i jak się okazuje, wcale nie jest ona bardzo rzadka, nie jest też błędem czy odstępstwem od normy. Na przykład asymetryczna budowa jednokomórkowego orzęska (Paramecium) ułatwia nawigowanie w kierunku mętnych wód o większej zasobności w tlen. Do najbardziej znanych asymetrycznych organizmów należą gąbki, kraby skrzypek i pustelnik, którego jeden pazur jest znacznie większy od drugiego, czy ptaki, np. skrętodziób z Nowej Zelandii (Anarhynchus frontalis) posiadający dziób wygięty zawsze w prawą stronę lub krzyżodziób (Loxia). 
Asymetryczne są ślimaki, koralowce. Ciekawym przypadkiem jest ryba płastuga, która ma dwoje oczu leżących po jednej stronie głowy, przy czym owa asymetria pojawia się podczas rozwoju, kiedy jedno lub drugie oko migruje przez głowę lub wokół niej.
 


Asymetria może dotyczyć roz...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Biologia w Szkole"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy