Симметрия и цефализация

Симметрия тела описывает расположение частей тела животного относительно его осей, а цефализация — это концентрация органов чувств и нервной ткани на определенном головном конце.

Definition

Симметрия — это регулярное расположение частей тела животного относительно точки, оси или плоскости, тогда как цефализация — это эволюционная дифференциация отчетливой головы, концентрирующей сенсорные органы и нервную ткань на переднем конце.

Scope

Эта тема охватывает основные типы симметрии животных: радиальную симметрию, при которой части тела повторяются вокруг центральной оси, и билатеральную симметрию, при которой тело имеет зеркально симметричные левую и правую стороны, а также особый случай асимметрии. Объясняется, как билатеральная симметрия связана с направленным движением и с цефализацией — эволюционной тенденцией к концентрации сенсорных и нервных структур на переднем конце, что способствует взаимодействию со средой.

Core questions

• Каковы основные типы симметрии тела у животных?
• Как билатеральная симметрия связана с направленным передвижением?
• Что такое цефализация и почему она сопутствует билатеральной симметрии?
• Почему некоторые животные вторично радиальны или асимметричны?

Key theories

Симметрия и образ жизни

Радиальная симметрия подходит для сидячих или дрейфующих животных, которые взаимодействуют со средой со всех сторон, тогда как билатеральная симметрия подходит для животных, которые движутся направленно, с ведущим концом, который выигрывает от концентрированных органов чувств.

Цефализация при билатеральности

Направленное движение вперед благоприятствует размещению органов чувств и наибольшей концентрации нервной ткани спереди, что приводит к формированию отчетливой головы; таким образом, цефализация тесно связана с билатеральным планом строения тела.

Mechanisms

Симметрия формируется в процессе развития по мере закладки эмбриональных осей. Радиально-симметричные животные развиваются вокруг единой орально-аборальной оси, так что схожие части повторяются вокруг нее, тогда как билатерально-симметричные животные развивают отчетливые передне-заднюю и дорсально-вентральную оси, которые определяют зеркально симметричные стороны. Поскольку билатерально-симметричное животное движется в направлении своего переднего конца, отбор благоприятствует расположению там сенсорных рецепторов и интегрирующей нервной ткани, и с течением эволюционного времени эта передняя концентрация становится организованной головой — процессом, называемым цефализацией.

Clinical relevance

Тип симметрии является фундаментальным признаком для классификации животных и прогнозирования организации их нервной системы и экологии; план головы билатерально-симметричных животных лежит в основе централизованных мозгов, изучаемых в зоологии, в том числе на модельных организмах. Это образовательный контекст, а не клинический совет.

History

Различие между радиальными и билатеральными животными восходит к ранней сравнительной анатомии и было формализовано в таких классификациях, как классификация Кювье. Группировка билатерально-симметричных животных как Bilateria и признание цефализации в качестве основной эволюционной тенденции были закреплены в зоологии двадцатого века, включая обзор организации беспозвоночных, выполненный Хайман.

Key figures

• Georges Cuvier
• Libbie Hyman

Seminal works

• hickman2020
• ruppert2004

Frequently asked questions

В чем разница между радиальной и билатеральной симметрией?

Радиально-симметричное животное может быть разделено на подобные половины множеством плоскостей, проходящих через центральную ось, как, например, морской анемон, тогда как билатерально-симметричное животное имеет одну плоскость, которая делит его на зеркально симметричные левую и правую стороны.

Почему морские звезды выглядят радиальными, если они билатерально-симметричны?

Иглокожие, такие как морские звезды, билатерально-симметричны на стадии личинки и вторично приобрели свою взрослую пятилучевую радиальную симметрию, поэтому их радиальность является производной, а не исходной.