تقارن و سفالیزاسیون

تقارن بدن نحوه آرایش اجزای بدن یک حیوان را حول محورهای آن توصیف می‌کند، و سفالیزاسیون (cephalization) تمرکز اندام‌های حسی و بافت عصبی در یک سر مشخص است.

Definition

تقارن، آرایش منظم اجزای بدن یک حیوان نسبت به یک نقطه، محور یا صفحه است، در حالی که سفالیزاسیون، تمایز تکاملی یک سر متمایز است که اندام‌های حسی و بافت عصبی را در انتهای قدامی متمرکز می‌کند.

Scope

این موضوع انواع اصلی تقارن در حیوانات، تقارن شعاعی که در آن اجزای بدن حول یک محور مرکزی تکرار می‌شوند و تقارن دوطرفه که در آن بدن دارای دو نیمه چپ و راست آینه‌ای است، همراه با مورد خاص عدم تقارن را پوشش می‌دهد. این موضوع توضیح می‌دهد که چگونه تقارن دوطرفه با حرکت جهت‌دار و با سفالیزاسیون مرتبط است؛ سفالیزاسیون یک روند تکاملی به سمت تمرکز ساختارهای حسی و عصبی در انتهای قدامی است که منجر به مواجهه با محیط می‌شود.

Core questions

• انواع اصلی تقارن بدن در حیوانات کدامند؟
• تقارن دوطرفه چگونه با حرکت جهت‌دار مرتبط است؟
• سفالیزاسیون چیست و چرا با تقارن دوطرفه همراه است؟
• چرا برخی از حیوانات به صورت ثانویه شعاعی یا نامتقارن هستند؟

Key theories

تقارن و شیوه زندگی

تقارن شعاعی برای حیوانات بی‌حرکت یا شناور که از همه جهات با محیط مواجه می‌شوند مناسب است، در حالی که تقارن دوطرفه برای حیواناتی که به صورت جهت‌دار حرکت می‌کنند و دارای یک انتهای پیشرو هستند که از تمرکز حواس بهره می‌برد، مناسب است.

سفالیزاسیون با دوطرفگی

حرکت رو به جلو جهت‌دار، قرار دادن اندام‌های حسی و بیشترین تمرکز بافت عصبی را در جلو ترجیح می‌دهد و یک سر متمایز ایجاد می‌کند؛ بنابراین سفالیزاسیون ارتباط نزدیکی با طرح بدن دوطرفه دارد.

Mechanisms

تقارن در طول رشد و با شکل‌گیری محورهای جنینی ایجاد می‌شود. حیوانات با تقارن شعاعی حول یک محور دهانی-مقعدی منفرد رشد می‌کنند به طوری که اجزای مشابه حول آن تکرار می‌شوند، در حالی که حیوانات با تقارن دوطرفه دارای محورهای قدامی-خلفی و پشتی-شکمی متمایز هستند که دو نیمه آینه‌ای را تعریف می‌کنند. از آنجا که یک حیوان با تقارن دوطرفه در جهت انتهای قدامی خود حرکت می‌کند، انتخاب طبیعی به نفع قرارگیری گیرنده‌های حسی و بافت عصبی یکپارچه در آنجا عمل می‌کند، و در طول زمان تکاملی این تمرکز قدامی به یک سر سازمان‌یافته تبدیل می‌شود، فرآیندی که سفالیزاسیون نامیده می‌شود.

Clinical relevance

نوع تقارن یک ویژگی اساسی برای طبقه‌بندی حیوانات و پیش‌بینی سازمان‌دهی سیستم عصبی و اکولوژی آن‌ها است؛ طرح سر دوطرفه زیربنای مغزهای متمرکز است که در سراسر زیست‌شناسی حیوانات، از جمله در موجودات مدل، مورد مطالعه قرار می‌گیرند. این یک زمینه آموزشی است، نه توصیه بالینی.

History

تمایز بین حیوانات شعاعی و دوطرفه به آناتومی مقایسه‌ای اولیه بازمی‌گردد و در طبقه‌بندی‌هایی مانند طبقه‌بندی کوویه (Cuvier) رسمی شد. گروه‌بندی حیوانات با تقارن دوطرفه به عنوان دوتاریا (Bilateria) و شناسایی سفالیزاسیون به عنوان یک روند تکاملی عمده در جانورشناسی قرن بیستم، از جمله بررسی سازمان‌دهی بی‌مهرگان توسط هایمن (Hyman)، تثبیت شد.

Key figures

• Georges Cuvier
• Libbie Hyman

Seminal works

• hickman2020
• ruppert2004

Frequently asked questions

تفاوت بین تقارن شعاعی و دوطرفه چیست؟

یک حیوان با تقارن شعاعی را می‌توان با چندین صفحه از طریق یک محور مرکزی به نیمه‌های مشابه تقسیم کرد، مانند شقایق دریایی، در حالی که یک حیوان با تقارن دوطرفه دارای یک صفحه منفرد است که آن را به دو نیمه چپ و راست آینه‌ای تقسیم می‌کند.

چرا ستاره‌های دریایی اگر دوتاریا هستند، شعاعی به نظر می‌رسند؟

خارپوستان مانند ستاره‌های دریایی در مرحله لاروی دارای تقارن دوطرفه هستند و تقارن شعاعی پنج‌قسمتی بالغ خود را به صورت ثانویه تکامل داده‌اند، بنابراین شعاعی بودن آن‌ها مشتق شده است نه اجدادی.