为什么生物从单细胞进化到现在,所有动物几乎都是左右对称的?

为什么生物从单细胞进化到现在,所有动物几乎都是左右对称的?

知乎用户,活着

明天考动物生物学,刚好大纲里有一个,就回答一下

首先按照套路,名词解释,什么是两侧对称?

两侧对称:通过动物体地中央轴,只有一个对称面(或说切面)将动物体分成左右相等的两部分,因此两侧对称也称为左右对称。扁形动物首次出现了两侧对称。

两侧对称出现的意义有哪些呢?

1、方便运动

对于辐射对称的动物来说——比如海葵,水螅(珊瑚虫),水母这些腔肠动物,这些仅仅只是两胚层动物,水母往往是漂浮生活,水螅和海葵往往都是固着生活;要么就是海绵这种更加不会动的动物。对于这类不怎么动的动物来说,辐射对称往往更有利于他们感知外界环境的刺激,显然,辐射状的肢体可以均衡的感受各个方向的信息,这是有利于捕食的。

对于会动的动物来说,辐射对称就不那么经济了。一般来说,会主动前进的动物,运动方向都是固定的,即朝着头的方向运动,或者说背面朝上,腹面指向地心。对于辐射对称的动物来说,由于每一个方向的肢体都是一样的,这是不利于动物使得自己的运动器官和感受器官指向一个固定的方向的。水母虽然也是朝着一个固定的头部运动,但是水母的感受器不是很发达,所以水母只需要使得自己的头部指向一个方向,而不必使自身的感受器指向一个方向。

从结构组成讲功能,对于只需要固着生活的动物来说,辐射对称很有利,因为可以保证各个方向取得食物。假设一下,有一种海绵是两侧对称的,有一个固定的头部,那这种海绵会因为无法取得足够多的食物而被其他辐射对称的海绵给淘汰。对于运动生活的动物来说,指向性的头部使得动物可以迅速的从一点运动到另一点,所以很多运动生活的动物往往采取两侧对称的方式。

2、三胚层、器官分工出现

随着涡虫发育出了三胚层,动物开始出现了器官,对于海绵这种简单的多细胞生物来说,海绵不需要特定的器官,所有的细胞直接从环境里吃,然后拉到环境里;对于两胚层动物来说,也是很好解决的,吃完了直接拉到消化腔里面,所以腔肠动物没有区分嘴和屁眼。进化出独立的屁眼反而需要耗费不必要的能量。对于三胚层动物来说,就开始出现较为独立的器官了。器官的出现,是动物将一些功能交给一群较为独立的细胞来执行,体细胞的分工加强了,比如说肾,就专门的体内的氮废物给排出体外,但是,肾不知道那边是里面,那边是外面,只往一个固定的方向排,这时候,就要开始考虑重力的束缚了,排出体腔的废物会受重力影响向一个方向运动。小便和大便会遵循牛顿运动定律运动,在水中还好,大小便会被水冲走,但是,对于陆地生活的动物来说,他们的屁眼必须朝下,指向地面,才能保证大便不掉在头上,好处有两个,一是拉屎可以借助地球重力,这个是很重要的,想象一下,如果人的屁眼和口腔对调,失禁就是呕吐了,显然,一旦失禁,好不容易吃进去的食物就会流失,而大便则会顺流而下,回到胃部,这不利于肠道内的内容物维持单向运动,因为肠道时时刻刻在抵抗重力,不让大便掉下来,而如果顺着重力就很方便。二是大便不会掉头上,拉完就可以走。因此,陆生的动物大多有背腹面或者头尾部的区分,大部分有独立的屁眼的动物,也是有背腹面的。背腹面和头尾部的区分使得屁眼可以一直指向地面,假如背腹面或者头尾部没有区分,在运动中,动物很可能就会出现屁眼朝天。

同理,器官分工的出现,使得器官要保持在一个相对固定的位置。最好的办法就是重力固定,利用重力保证各个系统的位置。人体也是一样,头部是没有静脉瓣,这是因为,在正常体位下,头部永远比心脏要高,所以血液可以在重力作用下流回心脏。

头尾部一个指天一个向地,或者背腹面一个指天一个向地,有利于器官保持相对位置。而对于辐射对称,这是比较困难的,转一圈,头就朝着地面了。所以在头尾部,背腹面的区别出现以后,辐射对称自然就变成左右对称了。

所以,辐射对称变为左右对称的主要原因就是这两点。

为了运动,所以头尾部开始区分,头部的感受器固定指向运动方向,保证了运动的定向性,有效性。

为了各个器官分工,各个器官的相对位置开始变得固定起来,屁眼指向重力方向方便拉屎,所以背腹面开始区分,或者头尾部一个天一个地。对陆生动物的命运来说,屁眼不朝天是很重要的。

------ 标 ------ 准 ------ 答 ------ 案 ------ 的 ------ 分 ------ 割 ------ 线 ------

参考资料:

湖大动物生物学课件

动物生物学(第四版)陈小麟 方文珍 主编