A lepkék szárnyán található bonyolult minták a kétoldali szimmetria egyik példája.

A szimmetria a biológiában a testrészek vagy alakzatok kiegyensúlyozott elrendezése egy központi pont vagy tengely körül. Vagyis egy választóvonal egyik oldalán lévő méret, alak és viszonylagos elhelyezkedés tükrözi a másik oldalon lévő méretet, alakot és viszonylagos elhelyezkedést.

A természetben a szimmetriának három alapvető fajtája van: gömb, sugárirányú vagy kétoldalú. A legtöbb többsejtű élőlény testfelépítése e formák valamelyikét mutatja. Egy kis kisebbség nem mutat szimmetriát (aszimmetrikusak).

A szimmetria alapvetően a rendet tükrözi. Annak ellenére, hogy egy aszimmetrikus test felépítésének végtelenül több módja van, mint egy szimmetrikusnak, kevés állat mutat aszimmetrikus testfelépítést (Than 2005). A kétoldali szimmetria annyira gyakori – és a fosszilis bizonyítékok szerint már 500 millió évvel ezelőtt elterjedt az állatokban -, hogy sok tudós szerint ez nem lehet véletlen (Than 2005). A tudósok azt is felismerték, hogy egy tárgy szimmetriája kapcsolatban áll annak esztétikai vonzerejével, és hogy az embereket különösen vonzza a szimmetria.

A biológiában a szimmetria közelítő. Például a növényi levelek, bár szimmetrikusnak tekinthetők, ritkán fognak pontosan egyezni, amikor félbehajtják őket. Továbbá a szimmetria csak a külső formára vonatkozhat, a belső anatómiára nem.

Gömbszimmetria

Volvox aureus

A gömbszimmetriában minden olyan sík, amely áthalad a tárgy középpontján, két azonos félre osztja a formát, amelyek egymás tükörképei. Az ilyen tárgyak gömb vagy gömb alakúak. Például egy kerek labda gömbszimmetriát mutat.

A természetben gömbszimmetriát mutat számos telepes alga, például a Volvox külső formája.

Radiális szimmetria

A radiális szimmetriában minden sík, amely egy központi (általában függőleges) tengelyen halad át, két azonos félre osztja az alakot, amelyek egymás tükörképei. Az ilyen formának megkülönböztethető végei lesznek (általában felül és alul), és minden olyan sík, amely áthalad a hossztengelyén (a végétől a végéig tartó vonal a középponton keresztül), két hasonló felet hoz létre (Towle 1989).

Tengeri anémon

Az élőlények egy pitéhez hasonlítanak, ahol több vágási sík nagyjából azonos darabokat eredményez. A radiális szimmetriájú organizmus nem mutat sem bal, sem jobb oldalt. Csak egy felső és egy alsó felületük van.

Sugárszimmetrikus élőlények: A legtöbb radiálisan szimmetrikus állat egy olyan tengely körül szimmetrikus, amely a szájfelület középpontjától, amely a szájat tartalmazza, az ellentétes, vagy aborális vég középpontjáig terjed. Ez a fajta szimmetria különösen alkalmas az olyan helyhez kötött állatokra, mint a tengeri anemóna, a lebegő állatokra, mint a medúzák, és a lassan mozgó szervezetekre, mint a tengeri csillagok (lásd a radiális szimmetria különleges formáit). A cnidaria és a tüskésbőrűek törzsébe tartozó állatok legalább életciklusuk egy bizonyos szakaszában radiális szimmetriát mutatnak. A tüskésbőrűek közé tartozó tengeri uborkák felnőttként kétoldali szimmetriát mutatnak.

Sugárszimmetrikus növények: Sok virág, például a boglárka és a nárcisz, sugárszimmetrikus (más néven aktinomorf). A virág közepe körül szabályos időközönként nagyjából azonos szirmok, sepális levelek és porzók fordulnak elő.

A radiális szimmetria speciális formái

Tetramerizmus: Sok medúza négy sugárcsatornával rendelkezik, és így tetramer sugárszimmetriát mutat.

Pentamerizmus:

Tengeri sün

A radiális szimmetria ezen változata (más néven pentaradiális és pentagonális szimmetria) nagyjából egyenlő részeket rendez egy központi tengely körül, egymástól 72°-os orientációban. A tüskésbőrűek törzsének tagjai (például a tengeri csillagok) a formák tengelye körül rendezik el a részeket. Ilyen például a Pentaspheridae, az Euchitoniidae nemzetségek Pentinastrum csoportja és a Cicorrhegma (Circoporidae). Más tüskésbőrűekhez hasonlóan a tengeri sünök is ötszörös szimmetriával rendelkeznek (pentamerizmus). Az ötágú szimmetria ránézésre nem nyilvánvaló, de a sün szárított héján jól látható. A virágos növények minden más formánál gyakrabban mutatnak ötös szimmetriát.

Kr. e. 1510-1516 körül Leonardo da Vinci megállapította, hogy sok növénynél egy hatodik levél áll az első fölött. Ez az elrendezés később 2/5-fillotaxia néven vált ismertté, egy olyan rendszer, amelyben az öt levél ismétlődései a tengely két fordulatában fordulnak elő. Ez a leggyakoribb levélelrendezési minta.

Bilaterális szimmetria

A bilaterális szimmetriában (más néven síkszimmetriában) csak egy sík (az úgynevezett sagittális sík) osztja nagyjából tükörképes felekre a szervezetet (csak a külső megjelenés tekintetében). Így közelítőleg tükörszimmetria áll fenn. Gyakran a két felet értelmesen jobb és bal félnek nevezhetjük, pl. egy olyan állat esetében, amelynek fő mozgásiránya a szimmetriasíkban van. Erre példa lehet egy repülőgép, amelynél a sík közepén a csúcstól a farokig áthaladó sík két egyenlő részre osztja a síkot (külső felületen).

A legtöbb állat kétoldali szimmetriájú, beleértve az embert is, és a Bilateria csoportba tartozik. A legrégebbi ismert kétoldalú állat a Vernanimalcula. A kétoldali szimmetria lehetővé teszi az áramvonalasodást, kedvez a központi idegközpont kialakulásának, hozzájárul a cephalizációhoz (az idegszövetek és érzékszervek fejben való koncentrációja), és elősegíti az aktívan mozgó szervezetek, általában a fej irányába történő mozgását. A kétoldali szimmetria megtalálható a rovaroknál, pókoknál, férgeknél és sok más gerinctelen állatnál, valamint a gerincesek egyik jellemzője.

A virágok, például az orchideák és az édesborsó kétoldali szimmetriájúak (más néven zigomorfikusak). A legtöbb növény levelei szintén kétoldali szimmetrikusak.

Aszimmetria

Az állatokon belül csak egy csoport mutat valódi aszimmetriát, a Porifera törzs (szivacsok).

Radiata és Bilateria

Két rendszertani osztály, a Radiata és a Bilateria, a szimmetriát használja a meghatározó jellemzői között. A Radiata és a Bilateria az Eumetazoa taxon (a szivacsok kivételével minden nagyobb állatcsoport) ágai.

A Radiata az Eumetazoa alrendbe tartozó radiálisan szimmetrikus állatok. A Radiata kifejezésnek az osztályozás történetében többféle jelentése volt. A tüskésbőrűekre alkalmazták, noha a tüskésbőrűek a kétéltűek (Bilateria) tagjai, mivel fejlődési stádiumukban kétoldali szimmetriát mutatnak. Thomas Cavalier-Smith 1983-ban definiálta a Radiata nevű albirodalmat, amely a Porifera, Myxozoa, Placozoa, Cnidaria és Ctenophora, vagyis az összes olyan állatból áll, amely nem tartozik a Bilateria csoportba. Lynn Margulis és K. V. Schwartz ötbirodalmi osztályozása csak a Cnidaria-t és a Ctenophora-t tartja a Radiata-ban.

Bár általában a radiális szimmetriát adják meg a radiáták meghatározó jellemzőjeként, a cnidariák szabadon úszó planula-lárvái kétoldali szimmetriát mutatnak, akárcsak egyes kifejlett cnidariák. A ctenophorák biradiális szimmetriát mutatnak, ami azt jelenti, hogy a cnidariák teljes radiális szimmetriájával szemben van egy mögöttes bilaterális szimmetria. A száj és az érzékszervük, a statociszta között futó fő testtengely, amely pontosan szemben fekszik a szájjal, radiális szimmetriát biztosít. Ezt a szimmetriát az élőlények alsó részén a két csáp, felső részén pedig a több csatornára osztott emésztőkamra töri meg felületesen. Az alsó szimmetria a felsőhöz képest kilencven fokkal körkörösen eltolódik, diszimmetriát vagy biradiális formát alkotva.

A kétoldali szimmetriával rendelkező Bilateria az állatok egyik alcsoportja (főcsoportja), amely a legtöbb phylát magában foglalja; a legjelentősebb kivételek a szivacsok és a cnidariák. A Bilateria teste többnyire három különböző csírarétegből, az endodermából, a mezodermából és az ektodermából fejlődik ki. Ebből adódóan triploblasztikusnak nevezik őket. Majdnem mindegyikük kétoldali szimmetrikus, vagy megközelítőleg az. A legjelentősebb kivételt a tüskésbőrűek jelentik, amelyek felnőttként sugárszimmetrikusak, de lárvaként kétoldali szimmetrikusak. A Bilateria két vagy több szuperfilia (fő vonal) létezik. A deuterosztómák közé tartoznak a tüskésbőrűek, a hemichordaták, a chordaták és valószínűleg néhány kisebb törzs. A protosztómákhoz tartozik a többi nagy része, például az ízeltlábúak, a gyűrűsférgek, a puhatestűek, a laposférgek stb.

• Luria, S. A., S. J. Gould, and 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 hozzájárulása a botanikához. Tuatara 27(1): 26-48.
• Than, K. 2005. Szimmetria a természetben: Fundamental Fact or Human Bias Live Science.com. Retrieved December 23, 2007.
• Towle, A. 1989. Modern Biology. Austin, TX: Holt, Rinehart and Winston. ISBN 0-03-013919-8.