Die kunstvollen Muster auf den Flügeln von Schmetterlingen sind ein Beispiel für bilaterale Symmetrie.

Symmetrie in der Biologie ist die ausgewogene Anordnung von Körperteilen oder Formen um einen zentralen Punkt oder eine Achse. Das heißt, die Größe, Form und relative Lage auf einer Seite einer Trennlinie spiegelt die Größe, Form und relative Lage auf der anderen Seite wider.

In der Natur gibt es drei grundlegende Arten von Symmetrie: sphärisch, radial oder bilateral. Der Körperbau der meisten mehrzelligen Organismen weist eine dieser Formen auf. Eine kleine Minderheit weist keine Symmetrie auf (ist asymmetrisch).

Symmetrie spiegelt im Wesentlichen Ordnung wider. Trotz der Tatsache, dass es unendlich viele Möglichkeiten gibt, einen asymmetrischen Körper zu konstruieren als einen symmetrischen, weisen nur wenige Tiere einen asymmetrischen Körperplan auf (Than 2005). Bilaterale Symmetrie ist so häufig – und fossile Beweise zeigen, dass sie bei Tieren bereits vor 500 Millionen Jahren auftrat -, dass viele Wissenschaftler glauben, dass dies kein Zufall sein kann (Than 2005). Wissenschaftler haben auch erkannt, dass die Symmetrie eines Objekts mit seinem ästhetischen Reiz zusammenhängt und dass der Mensch sich von Symmetrie besonders angezogen fühlt.

In der Biologie ist die Symmetrie eine ungefähre Größe. So werden beispielsweise Pflanzenblätter zwar als symmetrisch angesehen, stimmen aber selten genau überein, wenn sie in der Hälfte gefaltet werden. Außerdem kann sich die Symmetrie nur auf die äußere Form und nicht auf die innere Anatomie beziehen.

Kugelsymmetrie

Volvox aureus

Bei sphärischer Symmetrie teilt jede Ebene, die durch den Mittelpunkt des Objekts verläuft, die Form in zwei identische Hälften, die Spiegelbilder voneinander sind. Solche Objekte sind wie Kugeln oder Globen geformt. Ein runder Ball weist zum Beispiel sphärische Symmetrie auf.

In der Natur zeigt sich sphärische Symmetrie in der äußeren Form vieler kolonialer Algen, wie Volvox.

Radiale Symmetrie

Bei der radialen Symmetrie teilen alle Ebenen, die durch eine zentrale Achse (normalerweise vertikal) verlaufen, die Form in zwei identische Hälften, die Spiegelbilder voneinander sind. Eine solche Form hat deutliche Enden (normalerweise oben und unten), und jede Ebene, die durch ihre Längsachse (eine Linie von einem Ende zum anderen durch die Mitte) verläuft, erzeugt zwei ähnliche Hälften (Towle 1989).

Seeanemone

Diese Organismen ähneln einer Torte, bei der mehrere Schnittebenen ungefähr identische Stücke ergeben. Ein Organismus mit radialer Symmetrie hat weder eine linke noch eine rechte Seite. Sie haben nur eine obere und eine untere Fläche.

Tiere mit Radialsymmetrie: Die meisten radialsymmetrischen Tiere sind symmetrisch um eine Achse, die von der Mitte der Mundfläche, in der sich der Mund befindet, zur Mitte des gegenüberliegenden Endes, dem Aboral, verläuft. Diese Art der Symmetrie eignet sich besonders für sessile Tiere wie die Seeanemone, schwimmende Tiere wie Quallen und sich langsam bewegende Organismen wie Seesterne (siehe Sonderformen der Radialsymmetrie). Tiere der Nesseltiere (Cnidaria) und Stachelhäuter (Echinodermata) weisen zumindest während ihres Lebenszyklus eine radiale Symmetrie auf. Seegurken, die zu den Stachelhäutern gehören, weisen als Erwachsene eine bilaterale Symmetrie auf.

Pflanzen mit radialer Symmetrie: Viele Blüten, wie z. B. Butterblumen und Narzissen, sind radialsymmetrisch (auch aktinomorph genannt). Grob identische Blütenblätter, Kelchblätter und Staubgefäße sind in regelmäßigen Abständen um das Zentrum der Blüte angeordnet.

Sonderformen der Radialsymmetrie

Tetramerismus: Viele Quallen haben vier Radialkanäle und weisen somit eine tetramerische Radialsymmetrie auf.

Pentamerismus:

Seeigel

Bei dieser Variante der Radialsymmetrie (auch Pentaradial- oder Fünfecksymmetrie genannt) sind annähernd gleiche Teile in einem Abstand von 72° um eine zentrale Achse angeordnet. Angehörige der Stachelhäuter (wie Seesterne) ordnen die Teile um die Achse der Formen an. Beispiele hierfür sind die Pentaspheridae, die Gattungsgruppe Pentinastrum der Euchitoniidae und Cicorrhegma (Circoporidae). Wie andere Stachelhäuter haben Seeigel eine fünffache Symmetrie (Pentamerie). Die pentamere Symmetrie ist auf den ersten Blick nicht erkennbar, lässt sich aber in der getrockneten Schale des Seeigels gut erkennen. Blühende Pflanzen zeigen die Fünffach-Symmetrie häufiger als jede andere Form.

Um 1510-1516 n. Chr. stellte Leonardo da Vinci fest, dass bei vielen Pflanzen ein sechstes Blatt über dem ersten steht. Diese Anordnung wurde später als 2/5-Phyllotaxie bekannt, ein System, bei dem Wiederholungen von fünf Blättern in zwei Achsenumdrehungen auftreten. Dies ist das häufigste aller Muster der Blattanordnung.

Bilaterale Symmetrie

Bei der bilateralen Symmetrie (auch Ebenensymmetrie genannt) teilt nur eine Ebene (die so genannte Sagittalebene) einen Organismus in etwa spiegelbildliche Hälften (nur in Bezug auf das äußere Erscheinungsbild). Es besteht also eine annähernde Spiegelsymmetrie. Oft können die beiden Hälften sinnvollerweise als rechte und linke Hälfte bezeichnet werden, z. B. bei einem Tier mit einer Hauptbewegungsrichtung in der Symmetrieebene. Ein Beispiel wäre ein Flugzeug, bei dem eine Ebene, die durch die Mitte der Ebene von der Spitze bis zum Heck verläuft, die Ebene in zwei gleiche Teile (auf der Außenfläche) teilt.

Die meisten Tiere sind bilateral symmetrisch, einschließlich des Menschen, und gehören zur Gruppe der Bilateria. Das älteste bekannte bilaterale Tier ist die Vernanimalcula. Die bilaterale Symmetrie ermöglicht eine Stromlinienform, begünstigt die Bildung eines zentralen Nervenzentrums, trägt zur Cephalisation (Konzentration von Nervengewebe und Sinnesorganen im Kopf) bei und fördert die aktive Bewegung von Organismen, im Allgemeinen in Richtung des Kopfes. Bilaterale Symmetrie findet sich bei Insekten, Spinnen, Würmern und vielen anderen wirbellosen Tieren sowie bei Wirbeltieren.

Blumen wie Orchideen und Erbsen sind bilateral symmetrisch (auch als zygomorph bekannt). Die Blätter der meisten Pflanzen sind ebenfalls zweiseitig symmetrisch.

Asymmetrie

Bei den Tieren gibt es nur eine Gruppe, die eine echte Asymmetrie aufweist, die Porifera (Schwämme).

Radiata und Bilateria

Zwei taxonomische Abteilungen, die Radiata und Bilateria, verwenden Symmetrie als Teil ihrer definierenden Merkmale. Radiata und Bilateria sind Zweige des Taxons Eumetazoa (alle großen Tiergruppen mit Ausnahme der Schwämme).

Die Radiata sind die radiärsymmetrischen Tiere des Unterregnums Eumetazoa. Der Begriff Radiata hat in der Geschichte der Klassifikation verschiedene Bedeutungen gehabt. Er wurde auf die Stachelhäuter angewandt, obwohl die Stachelhäuter zu den Bilateria gehören, weil sie in ihren Entwicklungsstadien eine bilaterale Symmetrie aufweisen. Thomas Cavalier-Smith definierte 1983 ein Unterkönigreich namens Radiata, das aus den Phyla Porifera, Myxozoa, Placozoa, Cnidaria und Ctenophora besteht, d. h. aus allen Tieren, die nicht zu den Bilateria gehören. In der Fünf-Reiche-Klassifikation von Lynn Margulis und K. V. Schwartz werden nur die Cnidaria und Ctenophora in die Radiata eingeordnet.

Obwohl die radiale Symmetrie gewöhnlich als definierendes Merkmal der Radiata angegeben wird, weisen die freischwimmenden Planula-Larven der Nesseltiere eine bilaterale Symmetrie auf, wie auch einige erwachsene Nesseltiere. Ctenophoren weisen eine biradiale Symmetrie auf, d. h. es liegt eine bilaterale Symmetrie zugrunde, im Gegensatz zur vollständigen radialen Symmetrie der Nesseltiere. Die Hauptkörperachse, die zwischen dem Mund und ihrem Sinnesorgan, der Statocyste, verläuft, die genau gegenüber dem Mund liegt, bietet eine radiale Symmetrie. Diese Symmetrie wird im unteren Teil der Lebewesen durch die beiden Tentakel und im oberen Teil durch die in mehrere Kanäle gegliederte Verdauungskammer oberflächlich durchbrochen. Die untere Symmetrie ist gegenüber der oberen um neunzig Grad verschoben, wodurch eine Disymmetrie oder eine biradiale Form entsteht.

Die Bilateria, die eine bilaterale Symmetrie aufweisen, sind ein Subregnum (eine Hauptgruppe) der Tiere, zu dem die meisten Phyla gehören; die bemerkenswertesten Ausnahmen sind die Schwämme und Nesseltiere. Die meisten Bilateria haben Körper, die sich aus drei verschiedenen Keimschichten entwickeln, dem Endoderm, Mesoderm und Ektoderm. Daher werden sie auch als triploblastisch bezeichnet. Fast alle sind zweiseitig symmetrisch, oder zumindest annähernd symmetrisch. Die bemerkenswerteste Ausnahme sind die Stachelhäuter, die als erwachsene Tiere radialsymmetrisch sind, als Larven jedoch bilateralsymmetrisch. Es gibt zwei oder mehr Superphyla (Hauptstämme) der Bilateria. Zu den Deuterostomiern gehören die Stachelhäuter, die Hemichordaten, die Chordaten und möglicherweise einige kleinere Phyla. Zu den Protostomiern gehören die meisten anderen, wie Gliederfüßer, Ringelwürmer, Weichtiere, Plattwürmer usw.

• Luria, S. A., S. J. Gould, und S. Singer. 1981. A View of Life. Menlo Park, CA: The Benajamin/Cummings Publishing Co. ISBN 0-8053-6648-2.
• Heads, M. 1984. Principia Botanica: Croizat’s contribution to botany. Tuatara 27(1): 26-48.
• Than, K. 2005. Symmetry in Nature: Fundamental Fact or Human Bias Live Science.com. Abgerufen am 23. Dezember 2007.
• Towle, A. 1989. Modern Biology. Austin, TX: Holt, Rinehart and Winston. ISBN 0-03-013919-8.