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生物為什麼都對稱

生活更新时间:2024-11-26 06:18:11

大多數植物都不是軸對稱的，而微生物的形态就更加詭異多變了，比如鞋底樣的草履蟲。而具體到動物，很多時候，我們也不是完美的軸對稱，體内組織器官的分布沒有對稱性可言（想一下彎彎繞繞的腸道，還有你偏向一側的心髒）。所以我們需要限定一下範圍，為什麼大多數動物在外觀上都是軸對稱的。

大多數動物為何在外觀上，選擇軸對稱分布，目前其實沒有特别完美的理論解釋，僅有一些假說（永遠不要對進化抱有太高的期望，很難存在完美的設計，更多的時候是縫縫補補又一年，有興趣可以了解一下喉返神經這個著名的例子）。我們倒是對體軸建立涉及的發育過程，有比較完備的認知，但這和問題沒什麼關系了。

最為主流的解釋就是，在三維真實世界中運動的動物，需要能夠在短時間内産生足夠的力來實現向某一方向的偏轉，實現運動的轉向，而在這一過程中，軸對稱的身體是具有最大的機動性的，這給軸對稱生物帶來了巨大的選擇優勢。（可以聯想一下，汽車外觀上是不是都是軸對稱）

生物為什麼都對稱（為什麼大多數生物都是軸對稱的）1

圓柱體（A）和雙邊體（B和C）在改變方向時産生推動面的示意圖 [1]

以上圖為例：更密集的網格表示更大的阻力。阻力計算依據公式，F是阻力，ρ是介質的密度，c是依賴于身體形狀的無量綱阻力常數，A是身體在運動方向上的最大截面面積，v是運動速度。B和C相對于A，扁平的身體和垂直鳍可以增大側向面積A，并且扁平側面也可以增大c，在介質密度ρ和速度v保持一緻的情況下，B和C可以擁有更大的側向阻力，可以實現更有效的轉向。

而在現實世界中，也很容易發現運動能力較強的動物基本都是軸對稱的體型。海星、水母這種輻射對稱的生物，難以實現像魚一樣敏捷的遊動。海葵這種半固着的生物，則沒有任何的對稱性可言。

參考資料：

[1] Gábor Holló & Mihály Novák. The manoeuvrability hypothesis to explain the maintenance of bilateral symmetry in animal evolution. Biology Direct ，2012.

[2] Gábor Holló. Demystification of animal symmetry: symmetry is a response to mechanical forces. Biology Direct，2017.

回答：某大型裸猿

編輯：yrLewis

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