为什么生物都是大体上对称的,有没有不对称的生物?

为什么生物都是大体上对称的,有没有不对称的生物?

赵泠,莱布尼茨工作室监事会主席

先问是不是。所有的已知生物都有不对称的特征,人们说某些动物“左右对称”“辐射对称”,是因为人们对生物这样混乱的东西“形态看起来有对称性”的要求很低。

例如人,心脏、肝脏的位置都不在身体正中线上,左右肺不一样大,肠子更别提了,而且人脸就是左右不对称的。

  • 你可以任取一张人脸正面照片,沿着中线分成两份、各自复制粘贴翻转一份再对起来变成两张脸,这两张脸的差异通常大到你一望即知的程度。
正脸、镜像、同侧脸与镜像组成的脸
正脸、镜像、同侧脸与镜像组成的脸
  • 你也可以比较一下双手的指纹、掌纹和解剖学结构。
  • 人的左右大脑半球的结构和功能都不对称。

“身体左右的外形看起来有点对称”的演化意义很容易找:

  • 单细胞生物的最简单形态是在表面张力和外界压力作用下形成的“接近球状”,细胞分裂过程中会变成基本对称的 2 个或更多个——这是形成更复杂的结构的基础。
  • 现存多细胞生物的祖先长期生活在海中。在水里游动或悬浮的时候,如果你的身体左侧与右侧受力明显不一样,你会很容易倾斜,在试图直线前进、垂直升降时会花费额外的力气调整姿态。
  • 在胚胎发育过程中,细胞拿出来指导一侧结构特征的遗传信息可以用于另一侧,“让两侧的外形基本相同来控制受力的不一致”需要的遗传信息会少于“在形状不对称的同时配平质量和阻力”。
  • 不直接影响阻力的内脏可以在不影响质量配平的情况下随便一点。
  • 细胞本身当然不知道这些,但“配成特定状态的个体产生了更多可育后代”就可以将其相关基因与其表达方式传播开。

与此同时,左右不对称经常带来优势,例如许多猫头鹰的两只耳朵位置不对称、大小不一样,可以提高声音定位的精度。慈鲷等多种鱼类的嘴和下颚形态是左右不对称的,可以将猎物的鳞片朝一侧剥掉。许多比目鱼的眼睛随着身体发育而倾向一侧,以便侧身游泳、侧躺在水底伪装。

许多软体动物的壳、哺乳类体表的毛发、植物的茎叶呈现螺旋的趋势,那也是找不出对称轴的。一些退化了壳的软体动物,例如蛞蝓,呼吸系统的气门的位置不对称。