สมมาตรและการเกิดหัว

สมมาตรของร่างกายอธิบายถึงการจัดเรียงส่วนต่างๆ ของสัตว์รอบแกน และการเกิดหัวคือการรวมกลุ่มของอวัยวะรับความรู้สึกและเนื้อเยื่อประสาทไว้ที่ส่วนหัวที่ชัดเจน

Definition

สมมาตรคือการจัดเรียงส่วนต่างๆ ของร่างกายสัตว์อย่างเป็นระเบียบเมื่อเทียบกับจุด แกน หรือระนาบ ในขณะที่การเกิดหัวคือการเปลี่ยนแปลงทางวิวัฒนาการของหัวที่แตกต่างกัน ซึ่งรวมกลุ่มอวัยวะรับความรู้สึกและเนื้อเยื่อประสาทไว้ที่ส่วนหน้า

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมประเภทหลักของสมมาตรในสัตว์ ได้แก่ สมมาตรรัศมีที่ส่วนต่างๆ ของร่างกายซ้ำกันรอบแกนกลาง และสมมาตรแบบสองซีกที่ร่างกายมีด้านซ้ายและขวาที่เป็นภาพสะท้อน รวมถึงกรณีพิเศษของความไม่สมมาตร นอกจากนี้ยังอธิบายว่าสมมาตรแบบสองซีกเชื่อมโยงกับการเคลื่อนที่แบบมีทิศทางและการเกิดหัว ซึ่งเป็นแนวโน้มวิวัฒนาการที่มุ่งเน้นการรวมกลุ่มของโครงสร้างรับความรู้สึกและระบบประสาทไว้ที่ส่วนหน้า ซึ่งนำไปสู่การเผชิญหน้ากับสิ่งแวดล้อม

Core questions

• สมมาตรของร่างกายในสัตว์มีกี่ประเภทหลัก?
• สมมาตรแบบสองซีกเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่แบบมีทิศทางอย่างไร?
• การเกิดหัวคืออะไร และเหตุใดจึงมาพร้อมกับสมมาตรแบบสองซีก?
• เหตุใดสัตว์บางชนิดจึงมีสมมาตรรัศมีหรือความไม่สมมาตรในภายหลัง?

Key theories

สมมาตรและรูปแบบการดำรงชีวิต

สมมาตรรัศมีเหมาะสำหรับสัตว์ที่อยู่กับที่หรือลอยไปตามกระแสน้ำที่เผชิญกับสิ่งแวดล้อมจากทุกทิศทาง ในขณะที่สมมาตรแบบสองซีกเหมาะสำหรับสัตว์ที่เคลื่อนที่แบบมีทิศทาง โดยมีส่วนนำที่ได้รับประโยชน์จากการรวมกลุ่มของประสาทสัมผัส

การเกิดหัวพร้อมกับสมมาตรแบบสองซีก

การเคลื่อนที่ไปข้างหน้าแบบมีทิศทางส่งเสริมการวางอวัยวะรับความรู้สึกและการรวมกลุ่มของเนื้อเยื่อประสาทที่ใหญ่ที่สุดไว้ที่ส่วนหน้า ทำให้เกิดหัวที่แตกต่างกัน ดังนั้นการเกิดหัวจึงมีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับแผนผังร่างกายแบบสองซีก

Mechanisms

สมมาตรถูกกำหนดขึ้นในระหว่างการพัฒนาเมื่อแกนของตัวอ่อนถูกสร้างขึ้น สัตว์ที่มีสมมาตรรัศมีจะพัฒนาขึ้นรอบแกนปาก-ทวารเดี่ยว เพื่อให้ส่วนที่คล้ายกันซ้ำกันรอบแกนนั้น ในขณะที่สัตว์ที่มีสมมาตรแบบสองซีกจะพัฒนาแกนหน้า-หลังและแกนหลัง-ท้องที่แตกต่างกัน ซึ่งกำหนดด้านที่เป็นภาพสะท้อน เนื่องจากสัตว์ที่มีสมมาตรแบบสองซีกเคลื่อนที่ไปในทิศทางของส่วนหน้า การคัดเลือกจึงส่งเสริมการวางตำแหน่งตัวรับความรู้สึกและการรวมเนื้อเยื่อประสาทไว้ที่นั่น และเมื่อเวลาผ่านไปตามวิวัฒนาการ การรวมกลุ่มที่ส่วนหน้านี้จะกลายเป็นหัวที่มีการจัดระเบียบ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการเกิดหัว

Clinical relevance

ประเภทของสมมาตรเป็นลักษณะพื้นฐานสำหรับการจำแนกสัตว์และการทำนายการจัดระเบียบระบบประสาทและนิเวศวิทยาของพวกมัน แผนผังหัวของสัตว์สองซีกเป็นพื้นฐานของสมองส่วนกลางที่ศึกษาในชีววิทยาสัตว์ รวมถึงในสิ่งมีชีวิตต้นแบบ นี่คือบริบททางการศึกษา ไม่ใช่คำแนะนำทางการแพทย์

History

ความแตกต่างระหว่างสัตว์รัศมีและสัตว์สองซีกมีมาตั้งแต่การศึกษาเปรียบเทียบกายวิภาคศาสตร์ในยุคแรกเริ่ม และได้รับการจัดระเบียบอย่างเป็นทางการในการจำแนกประเภท เช่น ของคูเวียร์ การจัดกลุ่มสัตว์ที่มีสมมาตรแบบสองซีกเป็น Bilateria และการรับรู้ถึงการเกิดหัวว่าเป็นแนวโน้มวิวัฒนาการที่สำคัญ ได้รับการรวบรวมในสัตววิทยาในศตวรรษที่ 20 รวมถึงการสำรวจการจัดระเบียบของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังของไฮแมน

Key figures

• Georges Cuvier
• Libbie Hyman

Seminal works

• hickman2020
• ruppert2004

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างสมมาตรรัศมีและสมมาตรแบบสองซีกคืออะไร?

สัตว์ที่มีสมมาตรรัศมีสามารถแบ่งออกเป็นครึ่งที่คล้ายกันได้หลายระนาบผ่านแกนกลาง เช่น ดอกไม้ทะเล ในขณะที่สัตว์ที่มีสมมาตรแบบสองซีกมีระนาบเดียวที่แบ่งออกเป็นด้านซ้ายและขวาที่เป็นภาพสะท้อน

เหตุใดดาวทะเลจึงดูเหมือนมีสมมาตรรัศมีทั้งที่เป็นสัตว์สองซีก?

สัตว์ในกลุ่ม Echinodermata เช่น ดาวทะเล มีสมมาตรแบบสองซีกในระยะตัวอ่อน และวิวัฒนาการสมมาตรรัศมีห้าส่วนในตัวเต็มวัยในภายหลัง ดังนั้นสมมาตรรัศมีของพวกมันจึงเป็นลักษณะที่ได้มาภายหลัง ไม่ใช่ลักษณะบรรพบุรุษ