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为什么大多数生物都是“对称”的？( 二 )

化石 寒武纪 海星 后口动物


  • 多姿多彩的两侧对称形态
两侧对称是指通过动物体的中央轴 ， 即一个对称面（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 。 从出现扁形动物开始 ， 就出现了两侧对称的造型 。 这种以两侧对称形态为特征的生物适应于爬行生活 。
两侧对称意味着动物的运动从不规则到可以有一定的控制力 ， 意味着它们可以分出前后、左右 ， 在运动过程中会有明显的定向和向前的趋势 。 这对于神经和大脑的形成都是极为有利的 。
两侧对称动物能够适应多样化的环境 ， 既可以水生也可以陆生 。 因此 ， 两侧对称是动物从水生到陆生发展的重要条件 ， 是动物演化的一个重要特征 。
两侧对称动物最早出现在距今6亿年前的瓮安生物群 。 著名的小春虫是早期两侧对称动物的代表 ， 但是在寒武纪之前 ， 两侧对称形态是生物界的极少数 。 两侧对称生物相对于辐射对称生物显得更为进步 ， 在寒武纪全面取代了辐射对称生物 ， 并成为显生宙以来最具优势的形态造型 ， 在生物界占居主导地位 。

小春虫是最早的两侧对称动物 。 图片来源：Bottjer
02
形态演化史就是生命演化史
寒武纪大爆发是地球生命史上里程碑式的重大事件 ， 不仅生物成种作用最强烈 ， 而且生物造型可塑性最显著 。 当今地球38个动物门类以两侧对称生物为主 ， 造型各异 ， 千姿百态 ， 无不源自寒武纪早期的生命大爆发 。 而两侧对称生物的大量涌现无疑是寒武纪大爆发非常重要而显著的演化现象 。
寒武纪大爆发的两侧对称生物模式已经出现多样化趋势 ， 如鱼形状两侧对称、节肢状两侧对称和贝壳状两侧对称 。 代表性的动物有海口鱼、奇虾、三叶虫、舌形贝等 。 在古生代晚期和中生代及新生代又先后出现了两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类的两侧对称模式 。

两侧对称的三叶虫 。 图片来源：中国科学院南京地质古生物研究所
如此多的动物门类形成以两侧对称为特征的形态造型 ， 在其门类造型框架下的纲目科属种不同级别的生物造型中 ， 又产生了多姿多彩的形态变化 ， 最终构成了当今地球丰富多彩的生物面貌 。
当然 ， 生物界从来不乏另类 ， 腹足类的不对称螺旋状造型独树一帜 ， 寒武纪大爆发新出现的棘皮动物以次生性辐射对称再现了此类古老形态造型的新辉煌 。 正是这些各具特征的生物形态造型 ， 成了科学家研究生物类别、建立生物分类学的重要依据 。
03
辐射对称VS两侧对称 ， 谁更厉害？
辐射对称与两侧对称在许多方面表现出了差异：
①对称轴数量不同
辐射对称有多条对称轴 ， 两侧对称只有一条对称轴 。 例如 ， 海星有5条辐射轴 ， 蝴蝶只有1条对称轴（中央轴） 。
②动物造型不同
辐射对称造型仅有上下的差别 ， 并无左右之分 ， 两侧对称动物有前后、左右、背腹的区别 。
③运动能力不同
辐射对称动物运动能力弱 ， 两侧对称动物运动能力更强 ， 对外界环境的反应更加迅速、准确 。
④进化程度不同
从辐射对称到两侧对称是一种进化 ， 两侧对称比辐射对称更进步 。 辐射对称是一种原始的对称形式 ， 代表动物是海绵动物和刺胞动物 。 从扁形动物开始 ， 动物的身体开始出现了两侧对称的体制 。
⑤适应环境不同
辐射对称动物适应于固着或漂浮生活 ， 两侧对称促进了动物头部化的产生 ， 能让它们适应更复杂多变的环境 。
看完这些差异点 ， 你就知道哪种对称更厉害了吧 。

海星化石 。 图库版权图片 ， 不授权转载
04
生物形态造型为啥会发生演化？
在地球生物演化过程中 ， 生物形态造型是与生物身体相关结构的变化相适应、相关联的 。 辐射对称和两侧对称动物在不同地质历史阶段各领风骚 ， 又在当今地球生物圈共同呈现了新的多样性繁荣 。
1）生物形态变化与生物胚层体制密切关联
单细胞动物没有胚层的概念 ， 即使是团藻也只有一层细胞 。 真正的多细胞动物有胚层的分化 ， 三胚层的出现在动物进化上有着极为重要的意义 。

畸胎瘤的显微照片 ， 这是一种典型的具有三胚层的组织的肿瘤 。 图像显示中胚层（未成熟软骨-图像左上角）、内胚层（胃肠腺-图像中心底部）和外胚层（表皮-图像右侧）衍生的组织 。 图片来源：wikipedia
前寒武纪末除了已灭绝的“文德类”动物 ， 常见的辐射对称动物是海绵动物、刺胞动物 ， 还有无法归入已知动物门类的灭绝动物 。 它们虽然都是多细胞动物 ， 但它们只发育了外胚层和内胚层 ， 都缺乏中胚层 ， 因而无法形成真皮、体腔膜及系膜等 ， 因此也没有现代动物所具有的嘴、骨骼 ， 更缺乏动物通常具有的运动、取食和消化等功能器官 。 因此 ， 呈辐射对称造型的动物一般都是营固着底栖生活或漂浮生活 。

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