I modelli elaborati sulle ali delle farfalle sono un esempio di simmetria bilaterale.

La simmetria in biologia è la disposizione equilibrata di parti del corpo o forme intorno ad un punto centrale o asse. Cioè, la dimensione, la forma e la posizione relativa su un lato di una linea di divisione rispecchia la dimensione, la forma e la posizione relativa sull’altro lato.

In natura, ci sono tre tipi fondamentali di simmetria: sferica, radiale o bilaterale. I piani del corpo della maggior parte degli organismi multicellulari mostrano una di queste forme. Una piccola minoranza non presenta alcuna simmetria (è asimmetrica).

La simmetria riflette essenzialmente l’ordine. Nonostante il fatto che ci siano infinitamente più modi di costruire un corpo asimmetrico che uno simmetrico, pochi animali mostrano un piano corporeo asimmetrico (Than 2005). La simmetria bilaterale è così comune – e le prove fossili mostrano che ha preso piede negli animali già 500 milioni di anni fa – che molti scienziati pensano che non può essere una coincidenza (Than 2005). Gli scienziati riconoscono anche che la simmetria di un oggetto è legata al suo fascino estetico, e che gli esseri umani sono particolarmente attratti dalla simmetria.

In biologia, la simmetria è approssimativa. Per esempio, le foglie delle piante, anche se considerate simmetriche, raramente combaciano esattamente quando vengono piegate a metà. Inoltre, la simmetria può riferirsi solo alla forma esterna e non all’anatomia interna.

Simmetria sferica

Volvox aureus

Nella simmetria sferica, qualsiasi piano che passa attraverso il centro dell’oggetto divide la forma in due metà identiche che sono immagini speculari l’una dell’altra. Tali oggetti hanno la forma di sfere o globi. Per esempio, una palla rotonda mostra una simmetria sferica.

In natura, la simmetria sferica è esibita dalla forma esterna di molte alghe coloniali, come la Volvox.

Simmetria radiale

In simmetria radiale, tutti i piani che passano attraverso un asse centrale (normalmente verticale) dividono la forma in due metà identiche che sono immagini speculari l’una dell’altra. Una tale forma avrà estremità distinte (di solito in alto e in basso) e qualsiasi piano che passa attraverso il suo asse longitudinale (una linea che va da un’estremità all’altra attraverso il centro) creerà due metà simili (Towle 1989).

Anemone di mare

Questi organismi assomigliano ad una torta dove diversi piani di taglio producono pezzi approssimativamente identici. Un organismo con simmetria radiale non presenta lati sinistri o destri. Hanno solo una superficie superiore e una inferiore.

Animali con simmetria radiale: La maggior parte degli animali a simmetria radiale sono simmetrici su un asse che si estende dal centro della superficie orale, che contiene la bocca, al centro dell’estremità opposta, o aborale. Questo tipo di simmetria è particolarmente adatto per gli animali sessili come l’anemone di mare, gli animali galleggianti come le meduse, e gli organismi a movimento lento come le stelle marine (vedi forme speciali di simmetria radiale). Gli animali dei phyla cnidaria e echinodermata mostrano la simmetria radiale, almeno per un certo periodo del loro ciclo vitale. I cetrioli di mare, un echinoderma, dimostrano una simmetria bilaterale da adulti.

Piante con simmetria radiale: Molti fiori, come i ranuncoli e i narcisi, sono simmetrici radialmente (noti anche come actinomorfi). Petali, sepali e stami sono approssimativamente identici a intervalli regolari intorno al centro del fiore.

Forme speciali di simmetria radiale

Tetramerismo: Molte meduse hanno quattro canali radiali e quindi esibiscono una simmetria radiale tetramerica.

Pentameria:

Un riccio di mare

Questa variante della simmetria radiale (chiamata anche simmetria pentaradiale e pentagonale) dispone parti approssimativamente uguali intorno ad un asse centrale con orientamenti di 72°. I membri del phyla echinodermata (come le stelle marine) dispongono le parti intorno all’asse delle forme. Gli esempi includono i Pentaspheridae, il gruppo di generi Pentinastrum nell’Euchitoniidae, e Cicorrhegma (Circoporidae). Come altri echinodermi, i ricci di mare hanno una simmetria quintupla (pentamerismo). La simmetria pentameria non è ovvia ad uno sguardo casuale, ma è facilmente visibile nel guscio essiccato del riccio. Le piante da fiore dimostrano la simmetria a cinque più frequentemente di qualsiasi altra forma.

Intorno al 1510-1516 d.C., Leonardo da Vinci determinò che in molte piante una sesta foglia sta sopra la prima. Questa disposizione divenne in seguito nota come fillotassi 2/5, un sistema in cui le ripetizioni di cinque foglie si verificano in due giri dell’asse. Questo è il più comune di tutti i modelli di disposizione delle foglie.

Simmetria bilaterale

Nella simmetria bilaterale (chiamata anche simmetria piana), solo un piano (chiamato piano sagittale) dividerà un organismo in metà più o meno speculari (rispetto al solo aspetto esterno). C’è quindi una simmetria di riflessione approssimativa. Spesso le due metà possono essere significativamente chiamate metà destra e sinistra, ad esempio nel caso di un animale con una direzione principale di movimento nel piano di simmetria. Un esempio potrebbe essere un aeroplano, per cui un piano che passa attraverso il centro del piano dalla punta alla coda dividerebbe il piano in due parti uguali (sulla superficie esterna).

La maggior parte degli animali sono bilateralmente simmetrici, compresi gli umani, e appartengono al gruppo Bilateria. Il più antico animale bilaterale conosciuto è la Vernanimalcula. La simmetria bilaterale permette la snellezza, favorisce la formazione di un centro nervoso centrale, contribuisce alla cefalizzazione (concentrazione di tessuto nervoso e organi di senso nella testa), e promuove il movimento attivo degli organismi, generalmente in direzione della testa. La simmetria bilaterale si trova in insetti, ragni, vermi e molti altri invertebrati, così come è un aspetto dei vertebrati.

I fiori come le orchidee e i piselli dolci sono bilateralmente simmetrici (noti anche come zigomorfi). Anche le foglie della maggior parte delle piante sono bilateralmente simmetriche.

Asimmetria

Negli animali, solo un gruppo mostra una vera asimmetria, il phylum Porifera (spugne).

Radiata e Bilateria

Due divisioni tassonomiche, i Radiata e Bilateria, usano la simmetria come parte delle loro caratteristiche distintive. I Radiata e i Bilateria sono rami del taxon Eumetazoa (tutti i principali gruppi animali eccetto le spugne).

I Radiata sono gli animali radialmente simmetrici del subregno Eumetazoa. Il termine Radiata ha avuto vari significati nella storia della classificazione. È stato applicato agli echinodermi, anche se gli echinodermi sono membri dei Bilateria, perché mostrano una simmetria bilaterale nei loro stadi di sviluppo. Thomas Cavalier-Smith nel 1983 definì un sottogenere chiamato Radiata composto dai phyla Porifera, Myxozoa, Placozoa, Cnidaria e Ctenophora, cioè tutti gli animali che non sono nei Bilateria. La classificazione dei Cinque Regni di Lynn Margulis e K. V. Schwartz mantiene solo Cnidaria e Ctenophora in Radiata.

Anche se la simmetria radiale è di solito data come una caratteristica che definisce i radiati, le larve planule a nuoto libero degli cnidari mostrano una simmetria bilaterale, come fanno alcuni cnidari adulti. Gli ctenofori mostrano una simmetria biradiale, il che significa che c’è una sottostante simmetria bilaterale, in contrasto con la completa simmetria radiale degli cnidari. L’asse corporeo principale che corre tra la bocca e il loro organo sensoriale, la statocisti, che si trova esattamente di fronte alla bocca, offre una simmetria radiale. Questa simmetria è rotta superficialmente nella parte inferiore delle creature dai due tentacoli e nella parte superiore dalla camera digestiva, che è separata in diversi canali. La simmetria inferiore è spostata di novanta gradi rispetto a quella superiore, formando una disimmetria o una forma biradiale.

I Bilateria, avendo una simmetria bilaterale, sono un sottoregnum (un gruppo principale) di animali, che comprende la maggior parte dei phyla; le eccezioni più notevoli sono le spugne e gli cnidari. Per la maggior parte, i Bilateria hanno corpi che si sviluppano da tre diversi strati germinali, chiamati endoderma, mesoderma ed ectoderma. Da questo sono chiamati triploblastici. Quasi tutti sono bilateralmente simmetrici, o quasi. L’eccezione più notevole sono gli echinodermi, che sono simmetrici radialmente da adulti, ma sono bilateralmente simmetrici da larve. Ci sono due o più superphyla (lignaggi principali) di Bilateria. I deuterostomi includono gli echinodermi, gli emicordati, i cordati e forse alcuni phyla più piccoli. I protostomi includono la maggior parte del resto, come artropodi, anellidi, molluschi, vermi piatti, e così via.

• Luria, S. A., S. J. Gould, e S. Singer. 1981. Una visione della vita. Menlo Park, CA: The Benajamin/Cummings Publishing Co. ISBN 0-8053-6648-2.
• Heads, M. 1984. Principia Botanica: Il contributo di Croizat alla botanica. Tuatara 27(1): 26-48.
• Than, K. 2005. Simmetria in natura: Fatto fondamentale o bias umano Live Science.com. Retrieved December 23, 2007.
• Towle, A. 1989. Biologia moderna. Austin, TX: Holt, Rinehart and Winston. ISBN 0-03-013919-8.