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Warum gibt es Symmetrie bei Tieren?

Warum gibt es Symmetrie bei Tieren?


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Wenn Sie einen Schnitt in der Mitte schneiden, sind beide Hälften symmetrisch.

Warum sind die meisten Tiere symmetrisch?

Gibt es dafür einen energetischen Grund? (wie in, es ist energetisch günstig, zweimal dasselbe zu schaffen, anstatt etwas Neues zu machen)


Intuitiv ist Symmetrie nützlich für das Gleichgewicht. Ein gewichtsunsymmetrisches Tier müsste zusätzliche Energie aufwenden, um sich im Gleichgewicht zu halten (und dies würde auch die neuronale Komplexität für die Aufrechterhaltung des Gleichgewichts erhöhen).

Spiegelbildliche Teile müssen als Faustregel nur einmal im Genom kodiert werden, wodurch (meist) die gleichen genetischen Teile mit ein paar eingeworfenen Orientierungs- und Wachstumsherkunftsmarkern wiederverwendet werden können auf jeder Seite müssen Sie sie codieren (das Genom wird größer mit mehr Gelegenheit für Fehler und schädliche Mutationen)


Arten der Symmetrie: 3 Arten | Tierreich

Bei dieser Art der Symmetrie kann der Körper des Individuums durch jede durch das Zentrum verlaufende Ebene in ähnliche Hälften geteilt werden, z.B. Volvox, einige Schwämme und einige Korallen.

Typ # 2. Radiale Symmetrie:

Bei dieser Art der Symmetrie wird der Körper des Individuums durch eine beliebige Ebene, die von oben nach unten durch die Mitte verläuft, in gleiche Hälften geteilt.

Die Art der Symmetrie findet sich bei einigen Schwämmen (Sycon), Nesseltieren (z. B. Hydra-Gelee) und Stachelhäutern (z. B. Seestern). Wenn der Körper nur durch eine oder zwei vertikale Ebenen in zwei ähnliche Hälften geteilt werden kann, wird die Radialsymmetrie als Biradialsymmetrie bezeichnet. Es kommt in den Seeanemonen vor.

Typ # 3. Bilaterale Symmetrie:

Bei dieser Art der Symmetrie kann der Körper nur durch eine einzige Ebene in zwei gleiche Hälften geteilt werden, weil die wichtigen Körperorgane gepaart sind und auf beiden Seiten einer Mittelachse auftreten. Bilaterale Symmetrie findet sich bei vielen Wirbellosen und allen Wirbeltieren.

ich. Die rechte und linke Körperseite werden seitliche Seiten genannt. Die Körperseite, die bei der Fortbewegung nach vorne gehalten wird, wird als Ante­rior-Seite bezeichnet, die gegenüberliegende als Posterior-Seite. Die Rückseite oder Oberseite wird als dorsal bezeichnet und die Unterseite (zum Substrat hin) wird als ventral (Lventerbelly) bezeichnet.

ii. Der Teil eines Gewebes, Organs usw., der dem Anheftungs- oder Ursprungspunkt am nächsten liegt, wird als proximales Ende bezeichnet. Zum Beispiel ist der Oberarm das proximale Ende der Vorderbeine. Der Teil eines Gewebes, Organs, Gliedes usw., der weiter vom Ansatzpunkt oder Ursprungspunkt entfernt ist, wird als distales Ende bezeichnet. Zum Beispiel befinden sich die Finger am distalen Ende des Vordergliedmaßes.

iii. Anatomische Körperebenen.

Der Tierkörper kann in drei Ebenen (quer, horizontal und vertikal) geschnitten werden, um seine innere Struktur zu untersuchen. Ein vertikaler Schnitt durch die Mittellinie des Körpers wird als Saggitalschnitt bezeichnet.


Symmetrie in der Natur: grundlegende Tatsache oder menschlicher Bias?

Frauen haben mehr Orgasmen beim Sex mit Männern, die symmetrischer sind. Trübt dieser Hang zur Ordnung unsere Fähigkeit, das Universum genau zu sehen? Ein neues Buch des theoretischen Astrophysikers Mario Livio geht dieser Frage nach.

IM FRÜHEN TEIL DES 20. JAHRHUNDERTS, entwickelte der berühmte Harvard-Mathematiker George David Birkhoff eine mathematische Formel, mit der man seiner Meinung nach messen kann, wie schön und ansprechend ein Kunstwerk ist.

Birkhoffs Formel stützte sich auf zwei abstrakte Konzepte: Komplexität und Ordnung (oder Symmetrie). Wenn etwas komplex ist, ist es laut Birkhoff attraktiver, wenn es weniger symmetrisch ist. Wenn etwas hochsymmetrisch ist, ist es alternativ besser, wenn es weniger komplex ist.

Die Formel schien theoretisch sinnvoll zu sein, aber es gab ein großes Problem: Wie misst man Komplexität und Symmetrie? Birkhoff behauptete, es gäbe einen Weg, dies zu tun, aber seine Methoden waren für den Geschmack der meisten Leute zu subjektiv und seine Formel geriet bald in Vergessenheit.

Trotz seines gescheiterten Versuchs gewinnt Birkhoffs Idee, dass die Symmetrie ein entscheidender Faktor für die Ästhetik eines Objekts ist, in der Wissenschaft erneut Glaubwürdigkeit, jedoch in etwas anderer Form. In der Biologie haben neuere Studien herausgefunden, dass Menschen und andere Tiere stark auf Symmetrie ineinander abgestimmt sind und diese oft verwenden, um Schönheit und Gesundheit bei der Partnerwahl zu messen. Symmetrieempfindlichkeit scheint in unserem Verhalten tief verwurzelt zu sein.

Leonardo Da Vinci modellierte seine perfekte menschliche Form nach den Proportionen von Vitruv, einem antiken römischen Architekten. Da Vincis beste Ideen

Mario Livio, leitender Astrophysiker am Space Telescope Science Institute in Baltimore, fragt sich, ob unsere biologische Vorliebe für Symmetrie unsere Wahrnehmung der Welt verzerrt, beeinflusst, was Menschen schön finden oder sogar die Art und Weise beeinflusst, wie wir Wissenschaft betreiben.

Livio ist Autor von "The Equation That Couldn't Be Solved" (2005, Simon & Schuster Trade), einem Buch, das Symmetrie in allem von Biologie und Physik bis hin zu Musik und bildender Kunst erforscht.

"Weil unser Gehirn so fein abgestimmt ist, um Symmetrie zu erkennen, ist es möglich, dass sowohl die Werkzeuge, die wir verwenden, um die Naturgesetze zu bestimmen, als auch unsere Theorien selbst Symmetrie enthalten, teilweise weil unser Gehirn sich gerne an den symmetrischen Teil des Universum und nicht weil es das grundlegendste ist?" Livio wundert sich.

Symmetrie und Sex

Die Körperbaupläne der meisten Tiere, einschließlich des Menschen, weisen eine Spiegelsymmetrie auf, auch bilaterale Symmetrie genannt. Sie sind symmetrisch zu einer vom Kopf bis zum Schwanz (oder Zehe) verlaufenden Ebene.

Bilaterale Symmetrie ist im Tierreich so weit verbreitet, dass viele Wissenschaftler denken, dass dies kein Zufall sein kann. Schließlich gibt es unendlich mehr Möglichkeiten, einen asymmetrischen Körper zu konstruieren als einen symmetrischen. Dennoch zeigen versteinerte Beweise, dass die bilaterale Symmetrie bereits vor 500 Millionen Jahren bei Tieren Einzug gehalten hat.

Daher muss sich die bilaterale Symmetrie aus einem bestimmten Grund entwickelt haben, heißt es. Und im Laufe der Jahre haben Wissenschaftler eine Reihe von Hypothesen darüber aufgestellt, was dieser Grund sein könnte. Demnach ist ein Körper, der bilateral symmetrisch ist, für das Gehirn in unterschiedlichen Orientierungen und Positionen leichter zu erkennen, was die visuelle Wahrnehmung erleichtert.

Eine andere populäre Hypothese ist, dass sich die Symmetrie entwickelt hat, um bei der Partnerauswahl zu helfen. Experimente mit Vögeln und Insekten zeigten, dass Weibchen es vorziehen, sich mit Männchen zu paaren, die die symmetrischsten Sexualornamente besitzen. Pfauenhühner zum Beispiel bevorzugen Pfauen mit extravaganteren und symmetrischen Schwänzen und weibliche Rauchschwalben bevorzugen Männchen mit langen, symmetrischen Schwanzfedern.

Auch menschliche Experimente zeigen ähnliche Muster.

Experimente haben gezeigt, dass Frauen sich mehr zu Männern hingezogen fühlen, deren Gesichtszüge symmetrischer sind als andere Männer. Eine Studie ergab sogar, dass Frauen beim Sex mit Männern, die symmetrischer waren, mehr Orgasmen haben, unabhängig von ihrer romantischen Bindung oder der sexuellen Erfahrung der Männer.

Der Zusammenhang zwischen Körpersymmetrie und Partnerwahl wurde sinnvoll, als Forscher begannen, Korrelationen zwischen Symmetrie und Gesundheit zu finden. Eine Studie ergab, dass Männer mit asymmetrischen Gesichtern eher an Depressionen, Angstzuständen, Kopfschmerzen und sogar Magenproblemen leiden. Frauen mit Gesichtsasymmetrie sind weniger gesund und anfälliger für emotionale Instabilität und Depressionen.

Eine andere Studie ergab, dass je asymmetrischer der Körper einer Person war, desto wahrscheinlicher zeigte sie Anzeichen von Aggression, wenn sie provoziert wurde.

Symmetrie ist auch in den physikalischen Wissenschaften weit verbreitet und in die Gesetze unseres Universums verwoben.

Symmetrie in der Physik

In der Mathematik, der Sprache der Physik, hat Symmetrie eine genauere Bedeutung. Livio definiert es als Immunität gegenüber Veränderungen. "Nämlich, Sie machen eine bestimmte Operation und etwas ändert sich nicht, das nennen Sie eine Symmetrie", sagte er LiveScience.

Diese Definition berücksichtigt die bilaterale Symmetrie, umfasst aber auch andere Symmetrien:

  • Zeitübersetzungssymmetrie: Physikalische Gesetze ändern sich nicht mit der Zeit.
  • Translationssymmetrie: Die Gesetze der Physik sind die gleichen, egal ob sie in unserem Sonnensystem oder am anderen Ende des Universums wirken.
  • Rotationssymmetrie: Die Gesetze der Physik ändern sich nicht, wenn wir uns umdrehen.

Diese Symmetrien sind entscheidend für das Verständnis der Wissenschaft, insbesondere der Physik. Wenn die Naturgesetze nicht symmetrisch wären, gäbe es keine Hoffnung, sie jemals zu entdecken. In einem Universum, in dem die Naturgesetze nicht symmetrisch waren, können sich experimentelle Ergebnisse ändern, je nachdem, wo, wann und in welcher Richtung ein Experiment durchgeführt wurde.

Hier ist ein Beispiel für die Bedeutung von all dem: Eine Möglichkeit, wie Astronomen die materielle Zusammensetzung von Sternen bestimmen können, die Millionen von Lichtjahren entfernt sind, besteht darin, die chemischen Signaturen zu untersuchen, die in dem von ihnen emittierten Licht kodiert sind. Damit die Schlussfolgerungen des Astronomen von Wert sind, müssen die Atome in diesen Sternen denselben Gesetzen gehorchen, die unsere Ecke des Universums regieren.

Symmetrie ist ein so wesentlicher Bestandteil der Funktionsweise des Universums, dass Albert Einstein sie als Leitprinzip bei der Entwicklung seiner Allgemeinen Relativitätstheorie verwendet hat.

Einstein glaubte fest daran, dass die Gesetze der Physik für alle Beobachter gleich sein sollten, unabhängig davon, wie sie sich bewegen. Durch verschiedene Gedankenexperimente entdeckte Einstein eine weitere grundlegende Symmetrie in der Natur, die als allgemeine Kovarianz bezeichnet wird. Unter dieser Symmetrie wirken physikalische Gesetze gleich, unabhängig davon, ob ein Objekt beschleunigt oder ruht. Mit anderen Worten, die Schwerkraft und die aus der Beschleunigung resultierende Kraft sind zwei Facetten derselben Kraft, dh sie sind symmetrisch.

Wissenschaftler haben auch andere Symmetrien in der Natur entdeckt.

Ein Positron zum Beispiel kann man sich als Spiegelbild eines Elektrons vorstellen. Und James Clerk Maxwell, ein mathematischer Physiker des 19. Jahrhunderts, demonstrierte die Symmetrie zwischen elektrischen und magnetischen Feldern. Durch eine Reihe von Gleichungen zeigte Maxwell, dass Elektrizität und Magnetismus eigentlich zwei komplementäre Aspekte einer grundlegenderen Kraft sind, die als Elektromagnetismus bezeichnet wird.

Viele Wissenschaftler vermuten, dass es möglicherweise noch weitere natürliche Symmetrien gibt, die darauf warten, entdeckt zu werden. Einige denken, dass die bisher schwer fassbare "Theory of Everything", nach der Physiker jahrzehntelang gesucht haben, eine Art universeller Symmetrie enthalten wird, die alle bekannten Gesetze der Physik vollständig erklärt und zusammenfügt.

Sind die beiden verbunden?

Livio fragt sich, ob unsere biologische Präferenz für Ordnung ein Beispiel für das sein könnte, was Wissenschaftler Selektionseffekte nennen, bei denen es sich um unerkannte Verzerrungen handelt, die unseren Realitätssinn verzerren. Zum Beispiel können unsere Augen nur sichtbares Licht wahrnehmen, daher ist es nicht verwunderlich, dass der Mensch die anderen Arten elektromagnetischer Strahlung - Röntgen-, Infrarot-, Gammastrahlen - erst vor relativ kurzer Zeit in der Menschheitsgeschichte entdeckt hat.

„Wenn es wahr ist, dass unser Beharren auf Symmetrie in den Naturgesetzen aufgrund der Funktionsweise unseres Gehirns größtenteils ein Selektionseffekt ist, kann dies bedeuten, dass es ganz andere Möglichkeiten gibt, die Naturgesetze zu formulieren, bei denen Symmetrie nicht das grundlegendste ist “, sagte Livio.

Aber genauso wie die Menschen gelernt haben, Detektoren zu entwickeln, die Dinge im Universum sehen können, die unsere eigenen Augen nicht sehen können, glaubt Livio, dass Wissenschaftler mit der Zeit in der Lage sein könnten, unsere biologische Vorliebe für Symmetrie zu überwinden.

"In diesem Fall ist es etwas schwieriger, weil wir über die wirklich grundlegenden Theorien des Universums sprechen", sagte Livio. „Dennoch können wir, je mehr wir über die ultimative Theorie erfahren, die grundlegendsten Prinzipien der Naturgesetze verstehen und diesen Selektionseffekt überwinden.“


Klassifizierungsmerkmale von Tieren

Tiere werden nach morphologischen und Entwicklungsmerkmalen, wie beispielsweise einem Körperplan, klassifiziert. Mit Ausnahme von Schwämmen ist der Tierkörperplan symmetrisch. Dies bedeutet, dass ihre Verteilung der Körperteile entlang einer Achse ausgeglichen ist. Zusätzliche Merkmale, die zur Klassifizierung von Tieren beitragen, umfassen die Anzahl der während der Entwicklung gebildeten Gewebeschichten, das Vorhandensein oder Fehlen einer inneren Körperhöhle und andere Merkmale der embryonalen Entwicklung.

Abbildung 15.1.2: Der phylogenetische Stammbaum der Tiere basiert auf morphologischen, fossilen und genetischen Beweisen.

Welche der folgenden Aussagen ist falsch?

  1. Eumetazoa haben spezialisierte Gewebe und Parazoa nicht.
  2. Sowohl Acoelomaten als auch Pseudocoelomaten haben eine Körperhöhle.
  3. Chordates sind gemäß der Abbildung näher mit Stachelhäutern als mit Rädertierchen verwandt.
  4. Einige Tiere haben radiale Symmetrie und einige Tiere haben bilaterale Symmetrie.

Tiere können asymmetrisch, radial oder bilateral sein (Abbildung 15.1.3). Asymmetrische Tiere sind Tiere ohne Muster oder Symmetrie. Ein Beispiel für asymmetrische Tiere ist ein Schwamm (Abbildung 15.1.3 .).ein). Ein Organismus mit radialer Symmetrie (Abbildung 15.1.3B) hat eine Längsausrichtung (nach oben und unten): Jede Ebene, die entlang dieser nach oben und unten gerichteten Achse geschnitten wird, erzeugt ungefähr spiegelbildliche Hälften. Ein Beispiel für einen Organismus mit Radialsymmetrie ist eine Seeanemone.

Abbildung 15.1.3: Tiere weisen unterschiedliche Körpersymmetrien auf. Der (a) Schwamm ist asymmetrisch und hat keine Symmetrieebenen, die (b) Seeanemone hat eine radiale Symmetrie mit mehreren Symmetrieebenen und die (c) Ziege hat eine bilaterale Symmetrie mit einer Symmetrieebene.

Bilaterale Symmetrie ist in Abbildung 15.1.3 dargestelltC mit einer Ziege. Die Ziege hat auch eine Ober- und Unterseite, die jedoch nicht symmetrisch ist. Ein vertikaler Schnitt von vorne nach hinten trennt das Tier in etwa spiegelbildliche rechte und linke Seiten. Tiere mit bilateraler Symmetrie haben auch einen &ldquoKopf&rdquo und &ldquot;tail&rdquo (anterior vs. posterior) und eine Rückseite und Unterseite (dorsal vs. ventral).

Sehen Sie sich dieses Video an, um eine kurze Skizze der verschiedenen Arten der Körpersymmetrie zu sehen.

Die meisten Tierarten durchlaufen während der Embryonalentwicklung eine Schichtung von frühem Gewebe. Diese Schichten werden Keimschichten genannt. Jede Schicht entwickelt sich zu einem bestimmten Satz von Geweben und Organen. Tiere entwickeln entweder zwei oder drei embryonale Keimschichten (Abbildung 15.1.4). Die radiärsymmetrischen Tiere entwickeln zwei Keimblätter, eine innere Schicht (Endoderm) und eine äußere Schicht (Ektoderm). Diese Tiere werden Diploblasten genannt. Tiere mit bilateraler Symmetrie entwickeln drei Keimschichten: eine innere Schicht (Endoderm), eine äußere Schicht (Ektoderm) und eine mittlere Schicht (Mesoderm). Tiere mit drei Keimblättern werden Triploblasten genannt.

Abbildung 15.1.4: Während der Embryogenese entwickeln Diploblasten zwei embryonale Keimblätter: ein Ektoderm und ein Endoderm. Triploblasten entwickeln eine dritte Schicht&mdashdas Mesoderm&mdashzwischen Endoderm und Ektoderm.

Vorhandensein oder Fehlen eines Coelom

Triploblasten können eine vom Mesoderm abgeleitete innere Körperhöhle entwickeln, die als Zölom bezeichnet wird (pr. siehe-LŌM). Diese mit Epithel ausgekleidete Höhle ist ein normalerweise mit Flüssigkeit gefüllter Raum, der zwischen dem Verdauungssystem und der Körperwand liegt. Es beherbergt Organe wie Nieren und Milz und enthält das Kreislaufsystem. Triploblasten, die kein Zölom entwickeln, werden als Acoelomaten bezeichnet und ihre Mesodermregion ist vollständig mit Gewebe gefüllt, obwohl sie eine Darmhöhle haben. Beispiele für Acoelomaten sind die Plattwürmer. Tiere mit einem echten Zölom werden Eucoelomaten (oder Coelomaten) genannt (Abbildung 15.1.5). Ein echtes Zölom entsteht vollständig innerhalb der Keimschicht des Mesoderms. Tiere wie Regenwürmer, Schnecken, Insekten, Seesterne und Wirbeltiere sind alle Eukoelomaten. Eine dritte Gruppe von Triploblasten hat eine Körperhöhle, die teilweise aus Mesoderm- und teilweise aus Endodermgewebe stammt. Diese Tiere werden Pseudocoelomaten genannt. Spulwürmer sind Beispiele für Pseudocoelomaten. Neue Daten über die Verwandtschaft von Pseudocoelomaten legen nahe, dass diese Stämme nicht eng miteinander verwandt sind und die Entwicklung des Pseudocoeloms daher mehr als einmal aufgetreten sein muss (Abbildung 15.1.2). Echte Coelomaten können anhand der Merkmale ihrer frühen embryonalen Entwicklung weiter charakterisiert werden.

Abbildung 15.1.5: Triploblasten können Acoelomate, Eucoelomate oder Pseudocoelomate sein. Eucoelomaten haben eine Körperhöhle innerhalb des Mesoderms, die als Coelom bezeichnet wird und mit Mesodermgewebe ausgekleidet ist. Pseudocoelomaten haben eine ähnliche Körperhöhle, die jedoch mit Mesoderm- und Endodermgewebe ausgekleidet ist. (Credit a: Änderung der Arbeit von Jan Derk Credit b: Änderung der Arbeit von NOAA Credit c: Änderung der Arbeit von USDA, ARS)

Protostome und Deuterostome

Bilateral symmetrische, triploblastische Eukoelomaten können aufgrund der Unterschiede in ihrer frühen Embryonalentwicklung in zwei Gruppen eingeteilt werden. Protostome umfassen Phyla wie Arthropoden, Mollusken und Ringelwürmer. Deuterostome umfassen die Chordates und Echinodermen. Diese beiden Gruppen werden benannt, aus denen sich zuerst die Öffnung der Verdauungshöhle entwickelt: Mund oder Anus. Das Wort Protostom kommt von den griechischen Wörtern, die &ldquomouth zuerst &rdquo bedeuten und Deuterostoma stammt von Wörtern ab, die &ldquomouth Second&rdquo bedeuten (in diesem Fall entwickelt sich der Anus zuerst). Dieser Unterschied spiegelt das Schicksal einer Struktur wider, die als Blastoporus bezeichnet wird (Abbildung 15.1.6), die bei Protostomen zum Mund und bei Deuterostomen zum Anus wird. Andere Entwicklungsmerkmale unterscheiden sich zwischen Protostomen und Deuterostomen, einschließlich der Art der Bildung des Zöloms und der frühen Zellteilung des Embryos.

Abbildung 15.1.6: Eucoelomaten können aufgrund ihrer frühen embryonalen Entwicklung in zwei Gruppen eingeteilt werden, Protostome und Deuterostome. Zwei dieser Unterschiede sind der Ursprung der Mundöffnung und die Art und Weise, wie das Zölom gebildet wird.


Anatomie eines Alien V / Greenworld I

Dies ist der fünfte und letzte Beitrag zum BBC-Dokumentarfilm „Anatomy of an Alien / Natural History of an Alien“ aus dem Jahr 1997. Genau wie der vorherige Teil befasst sich dieser mit der Arbeit von Dougal Dixon. Obwohl ich es nicht so geplant hatte, ist es schön, dieses zum Schluss aufzubewahren, da gestern (29. Januar) Dixons brandneues Buch über Greenworld in Japan erschienen ist. Mehr zu diesem Thema später, was erklärt, warum dieser Beitrag auch 'Greenworld I' heißt. Gehen Sie in der Zwischenzeit nicht zu Ihrem örtlichen Buchladen, um die englische, französische oder andere Version zu kaufen, da es keine gibt. Ihr japanischen Leser, bitte beeilt euch jetzt und kauft jeweils zehn Exemplare, damit der Verlag uns anderen eine englische Version geben kann.

Das Videofragment ist unten gezeigt. Es macht einen guten Job, die evolutionären Ursprünge der beiden großen Tiergruppen auf Greenworld zu zeigen. Ihr gemeinsamer Vorfahre war ein seesternähnliches Tier mit radialer Symmetrie, aber im Gegensatz zu den Seesternen der Erde hatte er sechs Beine, nicht fünf. Als diese Tiere an Land kamen, hatten sie sich noch nicht über die radiale Symmetrie hinaus entwickelt und hatten noch kein hartes Skelett. Ihre Lösung bestand darin, zuerst massive, ungeschickte Muskeln zu verwenden, aber sie entwickelten später ein praktischeres Skelett. Tatsächlich begannen ihre Beine mehr oder weniger als Tentakel, entwickelten sich aber zu richtigen Beinen, so wie ich es in meiner Serie über "Warum es kein Gehen mit Tentakeln gibt" erklärt habe. Diese Tiere entwickelten sekundär eine bilaterale Symmetrie. Bei einer Gruppe lag die Symmetrieebene in der Furche (Sulcus) zwischen den Beinen, so dass die Tiere am Ende drei Beinpaare hatten, dies sind Sulcosyms. In der anderen Linie teilt die Symmetrieebene sauber einen Arm ('Brachium') an einem Ende des Tieres und einen anderen am anderen Ende. Dies sind die ' Brachiosyms ', die also zwei unpaare Beine haben, eines vorne und eines am Ende, sowie zwei Beinpaare dazwischen. Wer sich das Video am Ende dieses Beitrags bereits angesehen hat, hat vielleicht bemerkt, dass nicht alles, was ich hier geschrieben habe, im Video erwähnt wird, also woher weiß ich das? Nun, Dougal Dixon hat mir vor langer Zeit ein paar Notizen und Skizzen zu Greenworld geschickt, und so ist es. Wohlgemerkt, die Namen könnten sich seitdem geändert haben, denn das war vor 20 Jahren.

Wenn man im Internet recherchiert, findet man hier und da Teile von Greenworld, wahrscheinlich weil das Buch so lange auf seine Veröffentlichung warten musste. Puyamaster aus Japan, dessen Kommentare man nach den beiden Posts vor dem vorliegenden findet, hat fleißiger als die meisten gesucht und interessantes Material gefunden. Hier sind einige der Dinge, die er gefunden hat (mit Dank!).

Es gibt (oder gab) also Modelle einiger Greenworld-Tiere. Einer ist ein "Insektenfresser in Ameisenbärengröße (oder gleichwertig)". Es ist auch im Video zu sehen. Meine Notizen sagen, dass es das größte der Brachiosyms ist.

Aha! Jack Cohen, der auch in "Natural History of an Alien" zu sehen ist (und in früheren Segmenten wie dem zu "Europan Waters" zu sehen ist), wird mit einigen Greenworld-Modellen gezeigt. Wenn es um biologisch gesunde Außerirdische geht, ist Jack Cohen zweifellos einer von die üblichen Verdächtigen zusammenzufassen, daher ist sein Erscheinen hier nicht überraschend. Trotzdem frage ich mich, was der Anlass war. Puyamaster hat die Webadressen dieser Fotos angegeben, deren Originalseiten hier und hier sind. Ich wäre neugierig, einen Blick darauf zu werfen Site, die sie illustrieren sollen, ist in der Regel eine einfache Sache, das Ende der Adresse nacheinander abzuschneiden, bis Sie eine lesbare htm-Datei finden, aber das hilft hier nicht weiter. Wenn jemand weiß, woher diese Bilder stammen, ich und vermutlich andere wären auch interessiert.

In einem nächsten Beitrag werde ich etwas mehr über Greenworld schreiben. An dieser Stelle möchte ich mit einigen Gedanken zur Fremdheit der Radialsymmetrie abschließen. Ich vermute, dass viele von denen, die außerirdische Tiere entwerfen, bewusst nach Merkmalen suchen, um die "Fremdheit" ihrer Kreaturen zu stärken, und radiale Symmetrie hat dies im Überfluss. In Diskussionen zu diesem Thema scheinen einige es als akzeptablen Körperplan für große und möglicherweise intelligente Tiere zu akzeptieren, während andere es ablehnen. Nicht selten wird das Fehlen solcher Tiere auf der Erde als Argument angeführt. Tatsächlich haben wir keine Seesterne in Schweinegröße, die die Blumenbeete in unseren Gärten ausgraben, und ich persönlich bedauere die Abwesenheit von Elefanten-Tausendfüßlern. Aber bevor Sie sie entlassen, kann es sich lohnen, die Gründe anzugeben, warum es solche Tiere nicht gibt. Ein erster und einfacher Grund, warum auf der Erde keine großen Seesterne herumlaufen, ist der evolutionäre Wettbewerb, ihr Platz ist bereits besetzt!

Ein anderer und möglicherweise wichtigerer Grund kann in einem Atmungssystem gesucht werden. Einige Arthropoden haben Röhren, die in den Körper eindringen und jede Zelle des Körpers mit Luft für den Gasaustausch versorgen. Ab einer gewissen Größe ist ein solcher passiver Gasaustausch einfach ungeeignet, so dass das Wachstum begrenzt wird. Unser eigenes Atmungssystem erlaubt natürlich eine große Körpergröße, möglicherweise gerade weil es nicht versucht, jede Zelle zu erreichen, sondern diese Aufgabe dem Kreislauf zu überlassen. Die Veränderung eines ungeeigneten Atmungssystems muss möglicherweise zurück zum Reißbrett gehen, um von vorne zu beginnen, aber die Evolution tut dies nicht. Es passt entweder ein anderes Organ an oder bastelt stattdessen an dem, was es gibt.

Ein Exoskelett zu haben ist eine weitere Schwierigkeit: Für die gleiche Festigkeit braucht man mehr Material als für ein Endoskelett, und das Wachstum ist ein großes Designproblem. Aber dieses spezielle Problem lässt sich allmählich ändern: Wenn Sie nur eine Seite eines Exoskelettrohrs stärken und die andere Seite schwächen, halten Sie die gewichtstragende Funktion intakt und sparen dabei Gewicht. Wiederholen Sie dies einige Male, und Sie haben eine tragende Strebe, die die Gliedmaße nicht umhüllt. Das ist evolutionäres Basteln, und so haben Furahan-Hexapoden ein praktisches Skelett entwickelt. Dies erklärt auch, warum Hautpanzer bei Hexapoden so leicht auftauchen, dass ihre Haut, eine sekundäre Entwicklung, leicht in die Rüstungsproduktion zurückkehren kann. Zum Glück für sie hatten Protohexapoden bereits ein schönes Pumpsystem, das sowohl Blut als auch Luft pumpte, sodass sie nicht allzu viele Probleme auf einmal lösen mussten. Wenn die Arthropoden der Erde ein anderes Atmungssystem hätten, wer weiß, was passiert wäre?

Am Ende bleibt das alles natürlich Spekulation. Und da wir alle die gleichen Bücher lesen und denselben Quellen ausgesetzt sind, kommen wir auf die gleichen außerirdischen Designs. Ich habe es „spekulative Konvergenz“ oder „konvergente Spekulation“ genannt, ein Konzept, das ziemlich eng mit der konvergenten Evolution verwandt ist. Dougal entwickelte eine sekundäre bilaterale Symmetrie sowohl für Brachiosyms als auch für Sulcosyms. Ich habe auch einen sekundären Bilateralismus entwickelt, aber nur bei einigen räuberischen Neospidriden. Ein Beispiel finden Sie hier. Spidrids sind natürlich radialsymmetrisch, aber diese Neospidriden haben eine Symmetrieebene, die durch ein Bein geht, genau wie die Brachiosyms. Konvergente Spekulation.


Warum gibt es Symmetrie bei Tieren? - Biologie

Nun, das HOX-Gen-Toolkit (und einige andere Dinge, wie chemische Gradienten, die von der Eizelle geerbt werden) sind der MECHANISMUS, den die Evolution bei Metazoen (mehr oder weniger mehrzelligen Lebewesen) entwickelt hat, um ein Entwicklungsgitter zu erstellen, das in wiederum bestimmt das Vorwärts- und Rückwärts- (anterior->posterior) und das Auf-und-Abwärts- (doral->ventrale) Zellschicksal. Und laterale Symmetrie fällt mehr oder weniger aus diesem Adresssystem für die Zellschicksalsspezifikation und die Karosseriebauarchitektur heraus.

Aber das OP fragt, WARUM Metazoen auf diese spezielle Methode gestoßen sind, um die architektonischen Zonen des sich entwickelnden Tieres abzustecken. Genauer gesagt, WAS ist der evolutionäre Vorteil für Metazoen, Embryonen auf diese Weise zu bauen?

Seltsamerweise ist es nur eine extrem undifferenzierte, langweilige Umgebung, in der alle Eingaben aus allen Richtungen mehr oder weniger wahllos erwartet werden könnten, die für ein völlig amorphes, formloses, unbestimmtes Durcheinander eines Lebewesens selektieren sollten. Und selbst hier könnte man argumentieren, dass anstelle von KEINE Form oder Symmetrie eine Variation der Kugelsymmetrie vorteilhaft wäre, so dass die Zelle oder das Lebewesen gleichermaßen bereit ist, einen Input aus jeder Richtung zu nutzen oder darauf zu reagieren.

Sogar für ein einzelliges Lebewesen, das in einer Art Medium aufgehängt ist (oder vielleicht in einer Art Biofilm sitzt), werden die Eingaben von der Außenwelt immer noch eine Art Richtungsorientierung haben.

Sobald irgendeine Richtungsspezialisierung von Vorteil ist, was ist die andere Option außer einer Art Adressraster für die Entwicklungsabteilung? Die chaotische Platzierung spezialisierter Zelltypen führt nicht zu einem gut vernetzten Verdauungsfluss oder konzentriert den sensorischen Input und die Nahrungsaufnahme auf das Geschäftsende des Lebewesens usw. Jenseits dieser sehr kleinen Ebene, bei der reine Osmose alle Zellen baden kann Nährstoffe und Abfallstoffe diffundieren können, scheint eine Art Schicksalskarte für die spezialisierten Zellen erforderlich zu sein.

Einige der Beiträge haben mögliche Vorteile angesprochen: Wenn ein Lebewesen beweglich ist, dann gibt es vermutlich einen gewissen Vorteil in der Spezialisierung der Funktionen zwischen der Vorderseite (Sinneszellen / Organöffnung zur Aufnahme von Nährstoffen) und der Rückseite (Öffnung(en) zur Beseitigung von sexuellem Abfall). aus irgendeinem Grund bei vielen Lebewesen funktionieren, vielleicht nur damit die Fortpflanzung erfolgen kann, ohne den sensorischen und Ernährungsmodus zu blockieren), wobei die Verdauungsleitungen von vorne nach hinten verlaufen. Auch Quallen und dergleichen unterscheiden zwischen Rand und Außenfläche der Glocke (sensorische und defensive/offensive Spezialisierungen) und dem Inneren (Verdauungsspezialisierungen).

In einer Welt, die von der Schwerkraft geschichtet ist (auch wenn kleine Lebewesen selbst nicht viel vom Gewicht betroffen sind, ist ihre Welt geschichtet: Luft oder Wasser über einem Substrat aus Schlamm, Sand, was auch immer dieses Substrat selbst nach Partikel- und Porengröße zwischen Partikeln sortiert , Eindringtiefe von Wasser/Luft/Wurzeln/Turbulenz/Verdichtung), kann es auch sinnvoll sein, wenn die Zellschicksale/Organfunktionen zwischen oben und unten spezialisiert sind – vielleicht stellt unten Sicherheit dar, oder ein Mittel zum Verankern oder Mitschleimen auf dem Substrat, oder um die zarten Teile vor Abrieb zu schützen, kann up die Richtung darstellen, aus der Raubtiere kommen können, oder aus der Sie sich von der Farbe oder Textur des Substrats abheben können oder aus der Nahrung herabregnet.

Insofern die bilaterale Symmetrie selbst, angesichts der vorderen und hinteren, oberen und unteren Kompartimentierung, die Evolution fast "zitieren" müsste, um irgendeine Art von Rotations- oder Spiegelsymmetrie auszuschalten (sogar bei Seesternen ist, wie ich mich erinnere, die "obere" tatsächlich die HOX- ish anterior und "unten" ist der posteriore). Sobald ein mehrzelliges Lebewesen direkter mit Substraten verschiedener Art interagiert, werden diese Richtungsorientierungen und Spezialisierungen – innen/außen oben/unten vorne/hinten – noch zwingender (und überlebenswichtiger).

Sobald wir vorne und hinten und oben und unten berücksichtigt haben, kann die Symmetrie von Seite zu Seite einen gewissen Vorteil haben: das heißt (genau wie im Fall der sphärischen Symmetrie oben für einzellige oder kleinere, mehrzellige Lebewesen). ), wenn das Layout einer der "Seiten" (oder der höher nummerierten "Seiten" im Fall von trilateraler/rotationssymmetrischer usw. weniger vorteilhafte "Seite" und eine stärkere/mehr-begünstigte (solange Eingaben und Herausforderungen aus einer – oder allen – der "lateralen" Richtungen kommen könnten, mehr oder weniger gleichwertig). Dies würde anscheinend eine Auswahl für die schwächere oder weniger fähige Seite einrichten, um mit der fähigeren Seite "aufzuholen".

Dass wir Abweichungen von der Symmetrie hauptsächlich im Inneren des Lebewesens sehen (und meistens als Ausstülpungen und Spezialisierungen des grundlegenden Verdauungs- und Kreislaufsystems), mag in Bezug auf den Unterschied zwischen einer vorhersehbaren inneren Umgebung und einer weniger vorhersehbaren äußeren Umgebung aufschlussreich sein.


Radiale Symmetrie vs. bilaterale Symmetrie

Radiale versus bilaterale Symmetrie ist leicht zu erklären. Bilateral ist zweiseitige Symmetrie und die häufigste Form – 90% der Organismen und Pflanzen sind bilateral symmetrisch. Eine anteroposteriore Ebene, die vertikal durch die Mitte von Kopf, Brust, Bauch und Becken eines Menschen schneidet, teilt sie in zwei nahezu exakte Teile, die Spiegelbilder voneinander sind.

Tiere, die gemäß bilateraler Symmetrie geformt sind, haben eine obere (dorsale) Seite und eine untere (ventrale) Seite, einen Kopf (vorne) und einen Schwanz (hinter) sowie eine linke und rechte Seite. Beispiele für bilaterale Symmetrie in der Tierwelt sind Würmer und Schnecken, Hummer, Katzen, Robben, Schildkröten und Menschen.

Alles, was Sie tun müssen, ist eine Linie durch ihre Mitte abzubilden – wenn die Form auf beiden Seiten ein Spiegelbild der anderen ist, sind der Organismus, die Pflanze, das Molekül, der Mikroorganismus, das Haus, das Fenster, alles andere, bilateral symmetrisch. Höhere Lebensformen mit bilateraler Symmetrie haben sich entwickelt, um sich sehr schnell vorwärts zu bewegen. Unsere Augen und Nase zeigen nach vorne und unsere Muskeln treiben uns vorwärts (wie schnell kannst du rückwärts laufen?). Wir können schnell spüren, was kommt und reagieren.

Wenn Sie mehr als eine Linie durch die Mitte eines Bildes oder imaginierten Bildes eines Organismus, Musters oder sogar eines Körperteils ziehen können und wenn jeder Abschnitt gleich aussieht und gedreht werden kann, um mit dem Abschnitt davor zu übereinstimmen, oder danach werden Sie feststellen, dass es radialsymmetrisch ist. Es gibt keine Spiegelbilder in radialer Symmetrie. Einfach wiederholte Formen durch zwei oder mehr Ebenen.

In diesem Artikel wurden Beispiele für radiale Symmetrie bei Tieren und Organismen gegeben. Denken Sie daran, dass diese Organismen keine Vorder- und Rückseite, keine rechte oder linke Seite oder dorsale und ventrale Oberfläche haben. Stattdessen haben sie eine Mundseite (oral) und eine Basisseite (aboral). Unsere Augen nehmen automatisch Rotationssymmetrie-Beispiele auf, Sie brauchen also nur ein wenig Vertrauen in Ihr Bauchgefühl.


Ausführliche Kommentare

Abstrakt

Ich kann den beiden folgenden grundlegenden Sätzen nicht zustimmen:

Zeile 15: „Das Tiergenom sollte als ein System betrachtet werden, das die beiden Hauptsymmetrien – radial und bilateral – konstruieren kann. gleichzeitig und dass der Ausdruck von jedem von diesen von funktionalen Beschränkungen abhängt.“

– Im Gegensatz dazu denke ich, dass die grundlegende „Geschichte“ der Tierphylogenie der Verlust des radialen Bauplans als Folge der triploblastischen Organisation ist. Die Triploblast-Organisation ist sowohl in der Phylogenie als auch in der Ontogenese von Animalia eine „Stufe ohne Wiederkehr“.

Danke für den Hinweis, der Satz war nicht korrekt. Es wurde wie folgt modifiziert: „Das tierische Genom sollte auf großen Zeitskalen als ein System betrachtet werden, das die beiden Hauptsymmetrien – radial und bilateral – gleichzeitig konstruieren kann und dessen Expression von funktionellen Einschränkungen abhängt“.

Zeile 18: „Aktuelle Theorien erklären die biologische Symmetrie als ein Muster, das hauptsächlich durch phylogenetische Zwänge bestimmt wird und mehr durch Zufall als durch Notwendigkeit.“

- Der zweite Teil des Satzes ist nicht die Folge des ersten. Ansonsten stimme ich der zweiten Aussage nicht zu, da ich denke, dass die phylogenetischen Einschränkungen „Notwendigkeiten“ sind (ich habe nicht nur Carroll 2001, sondern auch 2008 sorgfältig studiert!).

Sie haben Recht: Der Satz fasst zwei Ideen zusammen, die aus zwei verschiedenen Quellen stammen. Der erste Teil wird von García-Bellido 1996 ausgedrückt, der zweite von Carroll 2001. Leider können in der Zusammenfassung keine Referenzen verwendet werden, aber die gleichen Informationen, jetzt mit Zitaten, erscheinen direkt im ersten Absatz der „Einleitung“ und hoffentlich klärt den Satz, dessen beide Teile ich später in der Arbeit zu widerlegen versuchen werde.


Lieber Dr. Universe: Warum sind Tiere symmetrisch? – Theo, 10, Rupert, British Columbia, Kanada

Das ist eine hervorragende Beobachtung. Wenn wir eine imaginäre Linie direkt durch die Mitte des menschlichen Körpers ziehen würden, würde sie auf jeder Seite ziemlich ähnlich aussehen.

Wir sehen diese Art von Symmetrie bei vielen Tieren, von Katzen und Vögeln bis hin zu Würmern und Fröschen. Tatsächlich haben etwa 99 Prozent der Tiere eine bilaterale oder zweiseitige Symmetrie, sagt meine Freundin Erica Crespi.

Sie ist Biologin an der Washington State University, die Frösche studiert und viele große Fragen zur Entwicklung von Tieren stellt.

Stellen Sie sich vor, Tiere wie Frösche, Vögel, Katzen oder Menschen hätten nicht ihre zweiseitige Symmetrie. Vögel können es schwer haben, mit einem Flügel zu fliegen. Frösche können im Kreis hüpfen. Bilaterale (oder zweiseitige) Symmetrie im Körper, wie eine gerade Anzahl von Beinen und Armen, kann Ihnen helfen, sich zu bewegen.

It turns out two-sided symmetry is just one kind of symmetry we see in nature, Crespi says.

Take the starfish. In the early stages of its life, when it’s just a little blobby thing floating in the ocean, the starfish has bilateral symmetry. That is, until it goes through a natural process called metamorphosis which completely changes its body shape.

Now, with five legs stretched out around a middle point, it has what’s called radial symmetry. We see this in animals like urchins, anemones, and jellyfish, too.

Then there are a small number of animals on our planet that do not have symmetry. They are asymmetrical, like the sea sponges that live in the ocean.

Crespi explained animals tend to develop in a particular order. The parts that will become the head or tail and the left or right side are among the first features that develop in all animals. This happens well before things like your hair, arms or legs have developed.

A big part of the answer to your question is that symmetry is in our DNA. Maybe you’ve heard about DNA before—the instructions or blueprint for how an animal develops. It’s what gives you your unique hair color and eye color. All of this information is passed down to you from your parents and ancestors before them.

Even though DNA is what makes us all different, your DNA is actually pretty similar to that of other humans. You share quite a bit of DNA with other animals, as well.

When scientists look at DNA they find that humans and slugs are about 70 percent similar. Chimpanzees and humans are about 98 percent similar. The DNA for establishing body symmetry, one of the basic traits of animals, are the same.

Symmetry can sometimes be less visible as animals get older or if they live in stressful environments, Crespi adds. Whether an animal is bilateral, radial, or asymmetrical, these patterns and body plans usually work out pretty well for life on earth.


Symmetry in Nature

Symmetry surrounds you. Look down at your body. Look at the shapes on the screen. Look at the buildings on your street. Look at your cat or dog. Symmetrie is variously defined as "proportion," "perfect, or harmonious proportions," and "a structure that allows an object to be divided into parts of an equal shape and size." When you think of symmetry, you probably think of some combination of all these definitions. That's because symmetry, whether in biology, architecture, art, or geometry reflects all of those definitions.

The two main types of symmetry are reflektierend und rotierend. Reflective, or line, symmetry means that one half of an image is the mirror image of the other half (think of a butterfly's wings). Rotational symmetry means that the object or image can be turned around a center point and match itself some number of times (as in a five-pointed star).

In biology, there are three classifications of symmetry found in living organisms. Point symmetry (a kind of reflective symmetry) means that any straight cut through the center point divides the organism into mirroring halves. Some floating animals with radiating parts, and some microscopic protozoa fit into this category. Animals with this layout are all very small. Radialsymmetrie (a kind of rotational symmetry) means that a cone or disk shape is symmetrical around a central axis. Starfish, sea anemones, jellyfish, and some flowers have radial symmetry. Zuletzt, plane oder bilaterale Symmetrie (also reflective symmetry) means that a body can be divided by a central (sagittal) plane into two equal halves that form mirror images of each other. Human beings, insects, and mammals all show bilateral symmetry.

Man is naturally attracted to symmetry. Very often we consider a face beautiful when the features are symmetrically arranged. We are drawn to even proportions. In this, we are not alone. Many animals choose mates on the basis of symmetry, or a lack of asymmetrical features. Biologists believe the absence of asymmetry is an indicator of fitness (good genes), since only a healthy organism can maintain a symmetrical plan throughout its development in the face of environmental stresses, such as illness or lack of food. A symmetrical animal is usually a healthy animal. The same goes for humans.

Symmetrical forms can be found in the inanimate world as well. The planets, with slight variation due to chance, exhibit radial symmetry. Snowflakes also provide an example of radial symmetry. All snowflakes show a hexagonal symmetry around an axis that runs perpendicular to their face. Every one sixth of a revolution around this axis produces a design identical to the original. The fact that all snowflakes have this sort of symmetry is due to the way water molecules arrange themselves when ice forms. It's a reminder that symmetry is part of the structure of the world around us.


Schau das Video: Achsensymmetrie - Spiegelachsen - Spiegelung. Geometrie. Mathematik. Lehrerschmidt (Juni 2022).