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生物為什麼都對稱
生物為什麼都對稱
更新时间:2025-03-17 16:49:03

大多數植物都不是軸對稱的,而微生物的形态就更加詭異多變了,比如鞋底樣的草履蟲。而具體到動物,很多時候,我們也不是完美的軸對稱,體内組織器官的分布沒有對稱性可言(想一下彎彎繞繞的腸道,還有你偏向一側的心髒)。所以我們需要限定一下範圍,為什麼大多數動物在外觀上都是軸對稱的。

大多數動物為何在外觀上,選擇軸對稱分布,目前其實沒有特别完美的理論解釋,僅有一些假說(永遠不要對進化抱有太高的期望,很難存在完美的設計,更多的時候是縫縫補補又一年,有興趣可以了解一下喉返神經這個著名的例子)。我們倒是對體軸建立涉及的發育過程,有比較完備的認知,但這和問題沒什麼關系了。

最為主流的解釋就是,在三維真實世界中運動的動物,需要能夠在短時間内産生足夠的力來實現向某一方向的偏轉,實現運動的轉向,而在這一過程中,軸對稱的身體是具有最大的機動性的,這給軸對稱生物帶來了巨大的選擇優勢。(可以聯想一下,汽車外觀上是不是都是軸對稱)

生物為什麼都對稱(為什麼大多數生物都是軸對稱的)1

圓柱體(A)和雙邊體(B和C)在改變方向時産生推動面的示意圖 [1]

以上圖為例:更密集的網格表示更大的阻力。阻力計算依據公式,F是阻力,ρ是介質的密度,c是依賴于身體形狀的無量綱阻力常數,A是身體在運動方向上的最大截面面積,v是運動速度。B和C相對于A,扁平的身體和垂直鳍可以增大側向面積A,并且扁平側面也可以增大c,在介質密度ρ和速度v保持一緻的情況下,B和C可以擁有更大的側向阻力,可以實現更有效的轉向。

而在現實世界中,也很容易發現運動能力較強的動物基本都是軸對稱的體型。海星、水母這種輻射對稱的生物,難以實現像魚一樣敏捷的遊動。海葵這種半固着的生物,則沒有任何的對稱性可言。

參考資料:

[1] Gábor Holló & Mihály Novák. The manoeuvrability hypothesis to explain the maintenance of bilateral symmetry in animal evolution. Biology Direct ,2012.

[2] Gábor Holló. Demystification of animal symmetry: symmetry is a response to mechanical forces. Biology Direct,2017.

回答:某大型裸猿

編輯:yrLewis

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