为什么大多数生物都是“对称”的?


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为什么大多数生物都是“对称”的?


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当今地球生物多样性非常丰富 , 生物面貌多姿多彩 。 但是 , 你是否注意到 , 生物的形态大都呈现两侧对称 , 如我们人类就是典型的两侧对称动物 。
在动物界 , 无论是脊椎动物中哺乳类的大型的狮子、老虎、大象等 , 爬行类的鳄鱼、蛇类等 , 两栖类的青蛙、蟾蜍等 , 还是无脊椎动物中软体动物的蛤蜊、毛蚶 , 节肢动物的昆虫、蜈蚣等 , 形态呈两侧对称的动物比比皆是 。

呈两侧对称的蝴蝶 。 图库版权图片 , 不授权转载
或许你会问 , 这有什么好奇怪的?生物界本来就是这样的啊!诚然 , 这就是现代生物界造型的主流面貌 。
然而 , 即使在当今生物界 , 也存在其他形态的生物 , 如不对称的腹足类(俗称螺类)、五辐射对称的海星和不规则的变形虫等 。

五辐射对称的海星 。 图库版权图片 , 不授权转载
有趣的是 , 在地球生物漫长的演化史上 , 两侧对称生物直到距今5.41亿年前的寒武纪才如万花筒般纷纷涌现出来 。
最古老的两侧对称生物的化石记录虽然可以追溯到5.8亿年前 , 但晚元古代埃迪卡拉纪的多细胞生物面貌却是以辐射对称为主 , 而不是我们更熟悉的两侧对称的形态特征 。
那么 , 辐射对称和两侧对称是一种怎样的演变关系?在生物演化历史上 , 它们分别扮演了怎样的角色 , 与自身的功能和环境又有什么样的关联呢?
01
来看看生物都有哪些形态
从总体上看 , 在漫长的地球生物史上 , 生物造型的历史演变经历了从不对称或不稳定到辐射对称 , 再到两侧对称的形态变化 。
生物的形态造型变化与生物的体制以及结构的发育密切关联 。 尤其当地球环境和生物演化进入重大转折变化时期 , 生物形态造型表现出了革命性变化 , 恰恰代表了生物进化的一次重大演进 , 并对生物辐射性演化产生了深刻的影响 。
  • 生命从不对称形态开始
【为什么大多数生物都是“对称”的?】生命史上最古老的生物原始又微小 , 其形态是不对称的或无对称的 。 人们熟悉的变形虫等单细胞生物就是不规则、不定型的形态 , 它们随时可以发生变形 。 一些原始多细胞动物 , 如海绵动物和刺胞动物的一些种类也是不规则的 。 许多生物个体聚合成群体也往往产生不对称的形态 。

海绵动物 。 图片来源:wikipedia
  • 辐射对称形态
辐射对称可以分为球状辐射对称和轴状辐射对称 。
球状辐射对称就是等轴无极对称 , 可通过中心将身体分为无限或有限的相同的两半 , 如太阳虫、多数放射虫等 。 它们多悬浮在水中生活 , 上下左右的环境都一样 , 这类动物除了从中心到表面的差异外 , 没有向一个方向的特性递减率 。
轴状辐射对称则是单轴异极对称 , 是通过一个固定主轴 , 把身体切成若干相等的两半 , 如表壳虫、钟虫、海绵和刺胞动物等 , 适应于固着或漂浮生活 。 轴状辐射对称形态造型可以追溯到晚元古代埃迪卡拉纪 , 那时生物界的主流形态就是轴状辐射对称 。

呈球状辐射的放射虫(罗辉提供)
距今5.75亿~5.41亿年前的埃迪卡拉生物群拥有类型多样的轴状辐射对称化石 , 形态不仅有三辐射、四辐射、五辐射和六辐射 , 还有八辐射 。 辐射的旋臂或旋壁不仅有直状的 , 还有曲状变化的 , 如在澳大利亚和我国瓮安生物群发现的八臂仙母虫化石便是如此 。
显生宙寒武纪以来 , 轴状辐射对称形态尽管落入了非主流形态 , 但在新出现的棘皮动物中又以次生性轴状辐射对称的形式呈现了出来 。 如大家所熟悉的海星就是五辐射对称的海生棘皮动物 。

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