У дома Ортопедия Произходът на радиалната и билатералната симетрия в многоклетъчните организми. Двустранна симетрия

Ортопедия

Произходът на радиалната и билатералната симетрия в многоклетъчните организми. Двустранна симетрия

" и подраздел " " публикувахме статията "Защо има десничари? „Днес ще продължим темата и ще разгледаме още по-глобален въпрос – защо двустранна симетрияпри висшите животни и хората? Защо не сме като хидри или морски звезди? Възможно ли е изобщо такова развитие на еволюцията, когато телата няма да имат двустранна симетрия? Това са въпросите, на които ще отговорим. В същото време, на въпроса, зададен в предишната статия, „Защо дясното полукълбо е отговорно за лявата страна на тялото, а лявото полукълбо за дясната?“

Защо двустранна симетрия? Вероятно знаете стотици примери за такива тела - коне, кучета, жаби, котки - почти всяко гръбначно животно, което вземете, ще бъде двустранно симетрично. Но защо? Би било хубаво да има петлъчева симетрия, като морска звезда... Казват, че от един от отрязаните й лъчи може да израсне нов индивид... Може би и ние бихме имали такава способност?..

Защо изобщо се получава двустранна симетрия?

Отговор: Това се дължи на активно движение в пространството. Нека обясним подробно:

Някои едноклетъчни и многоклетъчни същества живеят във водния стълб. Строго погледнато, за тях няма понятия „дясно-ляво” и „горе-долу”, защото силата на гравитацията е пренебрежимо малка, а средата е една и съща. Поради това те изглеждат като сфера - игли и израстъци стърчат във всички посоки, за да увеличат плаваемостта. Пример - радиолария:

Примитивните многоклетъчни организми, прикрепени към дъното, живеят по различен начин. „Нагоре“ и „надолу“ вече съществуват, но вероятността да се появи плячка или хищник е еднаква от всички страни. Така възниква радиалната симетрия. Анемония, хидра или медуза разпространяват пипалата си във всички посоки; понятията „вдясно“ и „вляво“ са нищо за тях.

При по-активно движение възникват понятията „отпред“ и „отзад“. Всички основни сетивни органи вървят напред, тъй като вероятността от нападение или плячка е по-голяма отпред, отколкото отзад, и всичко, което вече е било безразлично пълзящо, плуващо, бягащо и летяло, не е толкова значимо.

Още по-активното движение предполага равен интерес както към това, което е отляво, така и към това, което е отдясно. Има нужда от двустранна симетрия. Пример, който обяснява връзката между скоростта на движение и симетрията, са морските таралежи. Бавно пълзящите видове имат, както всички бодлокожи, радиална симетрия.

Някои видове обаче са усвоили живота в морския пясък, в който копаят и се движат доста бързо. Точно по правилото, описано по-горе, сферичната им обвивка се сплесква, леко се удължава и става двустранно симетрична!

И сега ГЛАВНОТО:

При двустранно симетрично животно двете половини трябва да се развиват еднакво.

След всичко всяко пристрастие в една или друга посока е вредно.

Просто е.

Ако нямаше пресичане на нерви и дясното полукълбо беше отговорно за дясната страна на тялото:

Степента на развитие на всяка половина зависи от натоварването. Представете си: случайно дясната страна на тялото на животното се движи повече, мускулите растат, кръвоснабдяването на дясното полукълбо е по-добро (в крайна сметка няма пресичане на нервите).

Колкото повече кръв, толкова повече хранене и по-голямо развитие на дясната половина на мозъка. следователно ако нямаше пресичане на нерви, ще има огромна дясна половина на тялото и огромно дясно полукълбо. Докато крехката лява половина на тялото със скръб се контролираше наполовина от малкото ляво полукълбо. Е, или обратното... Съгласете се, хибридът би бил благороден - и не-оцеляване.

Следователно е по-оцеляемо, когато дясното полукълбо контролира лявата половина на тялото. Тогава стимулирането на дясното полукълбо ще подобри лявата страна на тялото! По този начин растежът на една от двете симетрични части на тялото сякаш „издърпва“ другата, като по този начин осигурява тяхното равномерно, координирано развитие.

Общо заключение:

Активното движение поражда двустранна симетрия.

Следователно, ако живеем в други тела (хидра, медуза, морска звезда и т.н.) и водим същия активен начин на живот, тогава отново ще имаме двустранна симетрия.

Просто така, колкото и да е тъжно :)

Повечето зоолози смятат, че всички двустранно симетрични организми произлизат от Radiata. Факт е, че ранните етапи на развитие на двустранно симетрични организми (етапи на разцепване, бластула и гаструла) обикновено се подчиняват на радиалната симетрия и едва по-късно в развитието се формира двустранна симетрия. В допълнение, радиално симетричните животни са по-прости от двустранно симетричните: ктенофорите и книдариите нямат черва, кръвоносна система или отделителна система.

Дълго време всички хипотези за произхода на двустранно симетричните животни се основаваха само на данни от сравнителната анатомия и ембриологията. Методът на тройния паралелизъм (комбинация от сравнителна анатомия, ембриология и палеонтология), въведен от Хекел, може да се прилага след откриването на вендската фауна. По това време (между 620 и 545 милиона години) се формира Билатерия. Във вендската фауна преобладават радиално симетричните форми над двустранно симетричните, като сред последните има много такива, които могат да се считат за преходни форми между Radiata и Bilateria. Теориите за произхода на двустранно симетричните животни могат да бъдат разделени на няколко големи групи: сравнително анатомични, ембриологични, палеонтологични.

Сравнителна анатомия.В продължение на два века страната разработи няколко алтернативни концепции, които се основават на подробен сравнителен анализ на структурата на различни групи b/p. 1. Планулоидно-турбеларни хипотези. Поддръжниците на тези хипотези (Граф, Беклемишев, Иванов) приемат, че предците на билатериите са организми, наподобяващи паренхимула или планула. Такива организми първо плуваха във водния стълб с помощта на реснички, след което потъваха на дъното. Активният начин на живот на дъното допринесе за формирането на двустранна симетрия. Първичните Bilateria са били много прости организми: те не са имали черва или целом. Сред живеещите днес това са ресничести червеи (по-точно чревната турбелария Acoela), от която произлизат всички останали групи билатерии. 2. Архикоеломатни хипотези. Поддръжниците - Masterman, Remane, Ultrich - предполагат, че предците на Bilateria са били четирилъчеви коелентерати, чиято стомашна кухина е разделена от прегради на 4 камери. Такива полипи започнаха да пълзят по устната кухина, която се превърна в коремната страна. По време на трансформацията цялото беше разделено на три секции: преорална, периорална и багажник. Сред съвременните най-близки са несегментираните целомични организми (сипункулиди, брахиоподи, форониди, хемихордати). Според привържениците на тази хипотеза, всички нецеломични Bilateria са загубили своя целом, а някои (плоски червеи) са загубили своето черво. 3. Метамерни хипотези. Поддръжници - Beneden, Snodgrass, отглеждани Bilateria от многолъчеви корали. Кръговото разположение на камерите на чревната кухина в радиално симетрични форми се превърна в метамеризъм на първичната Bilateria, а пипалата, разположени в кръг, се превърнаха в странични метамерни придатъци - параподии или крайници. Ембриологични.Билатериите имат два вида разцепване: спирално (анелиди, мекотели) и радиално (Lophophorata и Deuterostomia). Подреждането на клетките в разцепено яйце и при двата вида разцепване е обект на 4-лъчева симетрия. Тази подредба на клетките позволява образуването на радиално симетрична бластула, която е първият ларвен стадий на примитивните Bilateria. Образуването на двустранна симетрия започва при примитивните Bilateria едва след стадия на гаструла. Това се случва чрез растежа на един от секторите на гаструлата, който ще стане дорзалната страна на ларвата. В резултат на това се променя относителното положение на аборалния орган и бластопора. Аборалният орган се придвижва напред, а бластопоралната страна става вентрална (това е типично за повечето Bilateria, с изключение на хордовите, при които бластопоралната страна става задната, тъй като хордовите са обърнати Bilateria). По този начин данните от класическата ембриология показват, че вентралната страна на двустранно симетричните животни е продължение на бластопоралната страна. С други думи, Bilateria пълзи по удължен бластопор, а устата и анусът произлизат от предния и задния ръб на бластопора. Палеонтологичен.Организацията на някои вендски билитерии носи чертите на преходни форми от радиално симетрични към двустранно симетрични. Така младите Dickinsonia имат радиална симетрия: техните сегменти са разположени радиално около ос, перпендикулярна на равнината на тялото. При възрастни Dickinsonia сегментите са разположени един след друг. В много случаи ясно се вижда, че метамерните израстъци на червата не са отделени от мединалната му част. Тъй като не е възможно да се намери добре дефинирана уста и анус във вендските билатерии, е възможно при редица форми червата да са комуникирали с околната среда чрез удължена уста. Може да се предположи, че вендските билатерии все още са останали кишечнополови, въпреки че вече са имали двустранна симетрия, която се е формирала под влияние на подвижния начин на живот на дъното. Най-вероятният път на произходБилатерия.Комбинацията от подходи от класическата сравнителна анатомия, ембриология и палеонтология ни позволява да си представим произхода на Bilateria по следния начин. През вендския период е имало обширна фауна от радиално симетрични кишечнополостни, някои от чиито представители са преминали към пълзене по субстрата от устната страна. Този тип движение определя формирането на двустранна симетрия в тези организми. Vendian Bilateria, най-вероятно, все още не са били трислойни животни, но са запазили организацията на двустранно симетрични коелентерати. Това означава, че тяхната чревна кухина може да бъде свързана с външната среда чрез дълга уста, подобна на процеп, простираща се по коремната страна. Такива двустранно симетрични коелентерати станаха предци на фанерозойските трислойни животни. В същото време подобният на процеп бластопор се затваря в средата и стомашните торбички се отделят от централното тръбесто черво.

Асиметрия- (гръцки α- - "без" и "симетрия") - липса на симетрия. Понякога този термин се използва за описание на организми, на които липсва предимно симетрия, за разлика от дисиметрия- вторична загуба на симетрия или нейни отделни елементи.

Понятията симетрия и асиметрия са алтернативни. Колкото по-симетричен е един организъм, толкова по-малко асиметричен е той и обратното. Структурата на тялото на много многоклетъчни организми отразява определени форми на симетрия, радиалнаили двустранно. Малък брой организми са напълно асиметрични. В този случай е необходимо да се прави разлика между променливостта на формата (например при амеба) и липсата на симетрия. В природата и по-специално в живата природа симетрията не е абсолютна и винаги съдържа известна степен на асиметрия. Например, симетричните листа на растението не съвпадат точно, когато са сгънати наполовина.

Енциклопедичен YouTube

1 / 5

Сред елементите на симетрията се разграничават:

равнина на симетрия - равнина, разделяща обект на две равни (огледално симетрични) половини;
ос на симетрия - права линия, при завъртане около която на определен ъгъл, по-малък от 360 o, обектът съвпада със себе си;
центърът на симетрия е точка, която разполовява всички прави линии, свързващи подобни точки на обект.

Обикновено осите на симетрия минават през центъра на симетрия, а равнините на симетрия минават през оста на симетрия. Има обаче тела и фигури, които при наличие на център на симетрия нямат нито оси, нито равнини на симетрия, а при наличие на ос на симетрия няма равнини на симетрия (виж по-долу).

В допълнение към тези геометрични елементи на симетрия има биологични:

Видове симетрии

В биологичните обекти се срещат следните типове симетрия:

сферична симетрия - симетрия по отношение на завъртания в триизмерното пространство под произволни ъгли.
аксиална симетрия (радиална симетрия, симетрия на въртене от неопределен порядък) - симетрия по отношение на завъртания с произволен ъгъл около всяка ос.
- ротационна симетрия от n-ти ред - симетрия по отношение на завъртания на ъгъл 360°/n около всяка ос.
двустранна (двустранна) симетрия - симетрия спрямо равнината на симетрия (симетрия на огледално отражение).
транслационна симетрия - симетрия по отношение на изместване на пространството във всяка посока на определено разстояние (нейният специален случай при животните е метамерията (биология)).
триаксиална асиметрия - липса на симетрия по трите пространствени оси.

Класификация на видовете симетрия на цветята на растенията

Видове симетрия на цветята на растенията

Тип симетрия	Равнини на симетрия	Синоними	Примери
Древна асиметрия или хапломорфия	Не	Актиноморфия, радиална, правилна	Магнолия (Magnoliaceae), Нимфея (Nymphaceae)
Актиноморфия или радиална симетрия	Обикновено повече от две (полисиметрични)	Правилна, плеоморфия, стереоморфия, мултисиметрия	Иглика (Primulaceae), Нарцис (Amaryllidaceae), Пирола (Ericaceae)
Дисиметрия	Две (дисиметрични)	Двустранна симетрия	Дицентра (Fumariaceae)
Зигоморфия	Един (моносиметричен)	Двустранна, неправилна, медиална зигоморфия
медиална зигоморфия или двустранна симетрия			Салвия (Lamiaceae), Орхидея (Orchidaceae), Скрофулария (Scrophulariaceae)
напречна (отгоре-отдолу) зигоморфия			Фумария и Коридалис (Fumariaceae)
диагонална зигоморфия		Задължителна зигоморфия	Ескул (Hippocastanaceae), намерен в Malpighiaceae, Sapindaceae
Придобита асиметрия	Не	Неправилен, асиметрия
нова асиметрия		Неправилен, асиметрия	Центрантус (Valerianaceae), открит в Cannaceae, Fabaceae, Marantaceae, Zingiberaceae
енантиоморфия моно-енантиоморфия ди-енантиоморфия		Енантиостилия, нееднаква	Касия (Caeasalpinaceae), Cyanella (Tecophilaeceae), Monochoria (Pontederiaceae), Solanum (Solanaceae), Barberetta и Wachendorffia (Haemodoraceae)

Сферична симетрия

Радиална симетрия

Двустранна симетрия

Еволюция на симетрията

Признаците на симетрия се определят от външната среда. Напълно изотропна екологична ниша съответства на максималната степен на симетрия на организмите. Първите организми на Земята, едноклетъчни организми, плаващи във водния стълб, може да са имали най-високата възможна симетрия - сферична; те са се появили преди приблизително 3,5 милиарда години.

Еволюция на симетрията при животни и протисти

Асиметризацията при животните по оста "горе-долу" възниква под въздействието на полето земно притегляне. Това доведе до появата на вентрална (долна) и дорзална (горна) страна при по-голямата част от подвижните животни (както с радиална, така и с двустранна симетрия). Някои радиално симетрични заседнали животни нямат дорзална или коремна страна;

Асиметризацията по предно-задната ос възниква по време на взаимодействие с пространственполе, когато е необходимо бързо движение (да избягате от хищник, да настигнете плячка). В резултат на това основните рецептори и мозъкът са разположени в предната част на тялото.

Двустранно симетричните многоклетъчни животни доминират през последните 600-535 милиона години. Те окончателно станаха доминиращи във фауната на Земята след „Кембрийската експлозия“. Преди това сред представителите на вендската фауна преобладават радиално симетрични форми и особени животни със „симетрия на плъзгащо се отражение“, например Чарния.

Сред съвременните животни, само гъбите и гребените изглежда имат първична радиална симетрия; Въпреки че книдариите са радиално симетрични животни, симетрията на кораловите полипи обикновено е двустранна. Според съвременните молекулярни данни, симетрията при книдариите вероятно първоначално е била двустранна, а радиалната симетрия, характерна за медузите, е вторична.

В. Н. Беклемишев в своя класически труд даде подробен анализ на елементите на симетрията и подробна класификация на видовете симетрия на протистите. Сред формите на тялото, характерни за тези организми, той разграничава следното:

анаксични - например при амеби (пълна асиметрия);
сферична (сферична симетрия, има център на симетрия, в който се пресичат безкраен брой оси на симетрия от безкрайно голям порядък) - например при много спори или цисти;
неопределено полиаксоничен (има център на симетрия и краен, но неопределен брой оси и равнини) - много слънчогледи;
правилен полиаксоничен (строго определен брой оси на симетрия от определен ред) - много радиоларии;
ставраксон (монаксон) хомополярен (има една ос на симетрия с равни полюси, т.е. пресечена в центъра от равнина на симетрия, в която лежат поне две допълнителни оси на симетрия) - някои радиоларии;
монаксон хетерополярен (има една ос на симетрия с два неравни полюса, центърът на симетрия изчезва) - много радиоларии и камшичести, тестатни ризоподи, грегарини, примитивни ресничести;
двустранни - дипломонади, бодониди, фораминифери.

Тези форми на симетрия са изброени в реда, в който Беклемишев ги е подредил в морфологичен ред. Считайки, че напълно асиметричната амеба е по-примитивно същество от едноклетъчните организми със сферична симетрия (радиолария, волвокс), той я поставя в началото на поредицата. Двустранно симетричните организми са последната връзка на тази морфологична серия, която, разбира се, не е еволюционна (Беклемишев подчертава, че двустранната симетрия може да възникне независимо по различни начини).

Друга морфологична серия, разгледана в същата работа, е серия от форми с ротационна симетрия(това е вид симетрия, при която има само ос на симетрия и няма равнини на симетрия).

(двустранна симетрия) - огледална отражателна симетрия, при която даден обект има една равнина на симетрия, спрямо която двете му половини са огледално симетрични. Ако перпендикулярът се спусне върху равнината на симетрия от точка А и след това от точка О върху равнината на симетрия го продължи до дължината AO, тогава той ще завърши в точка A 1, която във всички отношения е подобна на точка A. Няма ос на симетрия за двустранно симетрични обекти. При животните двустранната симетрия се проявява в сходството или почти пълната идентичност на лявата и дясната половина на тялото. В същото време винаги има случайни отклонения от симетрията (например разлики в папиларните линии, разклонения на кръвоносните съдове и местоположението на бенките на дясната и лявата ръка на човек). Често има малки, но естествени разлики във външната структура (например по-развити мускули на дясната ръка при хора с дясна ръка) и по-значителни разлики между дясната и лявата половина на тялото в разположението на вътрешните органи. Например, сърцето при бозайниците обикновено е разположено асиметрично, с изместване наляво.

При животните появата на двустранна симетрия в еволюцията е свързана с пълзене по субстрата (по дъното на резервоар), поради което се появяват гръбната и вентралната, както и дясната и лявата половина на тялото. Като цяло при животните двустранната симетрия е по-изразена при активно подвижните форми, отколкото при сесилните. Двустранната симетрия е характерна за всички сравнително високо организирани животни, с изключение на бодлокожите. В други царства на живите организми двустранната симетрия е характерна за по-малък брой форми. Сред протистите е характерно за дипломонадите (например Giardia), някои форми на трипанозоми, бодониди и черупките на много фораминифери. При растенията обикновено не целият организъм има двустранна симетрия, а отделните му части - листа или цветове. Ботаниците наричат двустранно симетричните цветя зигоморфни.

Вижте също

Билатерия- група многоклетъчни животни

Източници

Симетрия (в биологията) // Голяма съветска енциклопедия: [в 30 тома] / гл. изд. А. М. Прохоров. - 3-то изд. - М. : Съветска енциклопедия, 1969-1978.
Беклемишев V.N. Основи на сравнителната анатомия на безгръбначните. В 2 т. Том 1. Проморфология. М., Наука, 1964.

Пеперуда

Това е чернова на статия по биология . Можете да помогнете на проекта, като добавите към него.
Тази бележка трябва да бъде заменена с по-точна, ако е възможно.

Напишете отзив за статията "Двустранна симетрия"

Откъс, характеризиращ двустранната симетрия

Умишлено го дразнех, доколкото можах, опитвайки се да го разстроя, но в същото време се страхувах, че той ще ни покаже, че може повече от просто да говори... Бързо погледнах Стела и се опитах да й дам снимка на него, който винаги ни е спасявал, зелен лъч (този „зелен лъч“ просто означаваше много плътен, концентриран енергиен поток, излъчван от зелен кристал, който моите далечни „звездни приятели“ веднъж ми дадоха и чиято енергия очевидно се различаваше значително по качество от „земното“, така че работи, почти винаги е безпроблемно). Приятелката кимна и преди ужасният мъж да дойде на себе си, ние го ударихме право в сърцето... ако, разбира се, изобщо беше там... Съществото извика (вече разбрах, че това е не човек), и започна да се гърчи, сякаш би „откъснал“ нечие „земно“ тяло, което толкова го безпокоеше... Ударихме отново. И тогава внезапно видяхме две различни същности, които, здраво сграбчени, проблясващи със сини светкавици, се търкаляха по пода, сякаш се опитваха да се изпепелят една друга... Едната от тях беше същият красив човек, а втората... такъв ужас беше невъзможно за нормален мозък нито да си представи, нито да си представи... Да се търкаляш по пода, яростно да се бориш с човек, беше нещо невероятно страшно и зло, подобно на двуглаво чудовище, капещо със зелена слюнка и "усмихнато" с оголен нож -като зъби... Зеленото, люспесто-змиеподобно тяло на ужасяващото създание беше удивително със своята гъвкавост и беше ясно, че човекът не може да го издържи дълго и че ако не му се помогне, тогава този беден човекът нямаше какво да живее, дори в този ужасен свят...
Видях, че Стела се опитваше да удари всичко възможно, но се страхуваше да не нарани човека, на когото наистина искаше да помогне. И тогава внезапно Мария изскочи от скривалището си и... някак си сграбчи зловещото създание за врата, блесна за секунда като ярка факла и... спря да живее завинаги... Дори нямахме време да писък, още по-малко да разбере нещо, а едно крехко, смело момиче без колебание се пожертва, за да победи някой друг добър човек, останал да живее вместо нея... Сърцето ми буквално спря от болка. Стела започна да ридае... А на пода на пещерата лежеше необикновено красив и могъщ мъж. Само че в момента той не изглеждаше силен, по-скоро обратното - изглеждаше умиращ и много уязвим... Чудовището изчезна. И, за наша изненада, натискът, който само преди минута заплашваше напълно да смаже мозъците ни, веднага беше облекчен.

Елементи на симетрия