対称性(生物学)

蝶の羽の精巧な模様は、両側対称性の一例です。

生物学における対称性は、中心点または軸の周りに身体の部分や形がバランスよく配置されていることを言います。 つまり、分割線の片側でのサイズ、形状、相対的な位置は、反対側でのサイズ、形状、相対的な位置を反映します。

自然界には、球状、放射状、または両側という3種類の基本的な対称性があります。 ほとんどの多細胞生物のボディプランは、これらの形態のいずれかを示している。

対称性は本質的に秩序を反映する。 対称的な体より非対称的な体を作る方が無限に多いにもかかわらず、非対称的なボディプランを持つ動物はほとんどいない(Than 2005)。 左右対称は非常に一般的であり、5億年前という早い時期に動物に定着していたことを示す化石の証拠もあることから、多くの科学者はこれが偶然の一致であるはずがないと考えている(Than 2005)。 科学者はまた、物体の対称性がその美的魅力に関係すること、そして人間が特に対称性に惹かれることを認識している。

生物学において、対称性は近似的なものである。 例えば、植物の葉は左右対称と考えられているが、半分に折ったときに正確に一致することはほとんどない。 さらに、対称性は外形のみに言及し、内部解剖学には言及しないこともある。

球対称

Volvox aureus

球対称では、オブジェクトの中心を通過する任意の平面は、互いの鏡像となる二つの同一の半分に形を分割する。 このような物体は球体や球のような形をしている。 例えば、丸いボールは球対称性を示す。

自然界では、球対称性は、ボルボックスのような多くのコロニアル藻類の外形によって示される。

放射対称

放射対称では、中心軸(通常は垂直)を通るすべての平面が、形を互いのミラーイメージとなる二つの同じ半分に分割している。 このような形態は、明確な端(通常は上下)を持ち、その縦軸(端から端まで中心を通る線)を通過する任意の平面が、2つの同様の半分を作成します(Towle 1989)。 放射状対称性を持つ生物は、左側や右側がない。 上面と下面だけです。

放射状の対称性を持つ動物。 放射相称の動物:放射相称の動物の多くは、口を含む口腔面の中心から反対側の端、つまり口端の中心まで伸びる軸について対称的である。 イソギンチャクのような無柄の動物、クラゲのような浮遊動物、イソギンチャクのようなゆっくり動く動物に特に適している(放射状の特殊な形態を参照)。 刺胞動物門と棘皮動物門の動物は、少なくともそのライフサイクルのある時期には放射相称を示す。 棘皮動物門のナマコは成体で両側対称性を示す。

放射状対称性の植物

放射相称の植物:キンポウゲやスイセンなど多くの花は放射相称である(actinomorphicとも呼ばれる)。

放射相称の特殊な形態

4量体性。 多くのクラゲは4つの放射状運河を持つため、4重の放射状対称性を示す。

5重対称。

ウニ

この放射状対称の変形(5角形対称、5角形対称ともいう)は、72°離れた方向で中心軸の周りにほぼ等しい部分を配置する。 棘皮動物門(ヒトデなど)の仲間は、形状の軸のまわりにパーツが並んでいます。 棘皮動物門では、ヒトデ科のPentaspheridae、EuchitoniidaeのPentinastrum属、Cicorrhegma(Circoporidae)などがその例である。 ウニは他の棘皮動物と同様、5回対称性(ペンタメリズム)を持つ。 五回対称性は一見するとわからないが、ウニの殻を乾燥させたものを見るとすぐにわかる。

1510-1516年頃、レオナルド・ダ・ヴィンチは、多くの植物で6枚目の葉が1枚目の上に立っていることを突き止めた。 この配置は後に2/5葉序と呼ばれるようになり、軸を2回転させると5枚の葉が繰り返される仕組みになっている。

両側対称

両側対称(平面対称ともいう)では、1つの平面(矢状面と呼ぶ)だけが生物をほぼ鏡像の半分に分ける(外見に関してのみ)。 したがって、近似的な反射対称性がある。 例えば、対称面を主な運動方向とする動物の場合、2つの半身はしばしば意味を持って右半身と左半身と呼ばれることがある。 例えば飛行機で、平面の中心を先端から尾翼まで通過する平面が、平面を(外形上)2等分することになる。

人間を含め、ほとんどの動物は両側対称で、二足動物群に属している。 最古の両側性動物として知られているのは、ヴァーナニマルキュラである。 左右対称であることは、流線型を可能にし、中枢神経の形成に有利であり、頭脳化(神経組織と感覚器官が頭部に集中すること)に寄与し、一般に頭部の方向に活発に動く生物を促進する。 昆虫、クモ、ミミズ、その他多くの無脊椎動物に見られるほか、脊椎動物にも見られる。

ランやスイートピーなどの花は左右対称である(頬形とも呼ばれる)。

非対称

動物の中で、真の非対称性を示すのは、海綿動物門の1グループだけです。

放射体および複眼

放射体と複眼の2分類は、その定義の特性の一部として対称性を使用しています。

放射動物門は、海綿動物を除くすべての主要な動物群であるEumetazoa分類群の枝です。 Radiataという用語は分類の歴史において様々な意味を持っていた。 棘皮動物は二足動物門に属するが,発生段階で両側対称性を示すことから,棘皮動物に適用されたこともある。 1983年にThomas Cavalier-SmithがPorifera, Myxozoa, Placozoa, Cnidaria, Ctenophoraという門、つまりBilateriaに属さないすべての動物からなるRadiataというサブキングダムを定義している。 Lynn MargulisとK. V. Schwartzの五族分類では、刺胞動物とCtenophoraのみが放射相に含まれている。

放射相の特徴として通常放射対称性が与えられているが、刺胞動物の自由遊泳するプラヌラ幼生は、一部の成体刺胞動物と同様に両対称性を示している。 刺胞動物の完全な放射相称に対して、有櫛動物では両側相称が根底にある。 口とその反対側にある感覚器官である静止胞を結ぶ体軸は放射状に対称である。 この対称性は、表面的には、下部では2本の触手によって、上部ではいくつかの流路に分かれた消化器官によって崩されている。

両側対称の二枚貝は、ほとんどの植物門を含む動物の下位グループ(主要グループ)であり、最も顕著な例外は海綿と刺胞動物である。 ほとんどの場合、二足動物は内胚葉、中胚葉、外胚葉と呼ばれる3つの異なる胚葉から体が発生する。 このことから、三胚葉性(triploblastic)と呼ばれる。 ほぼすべてが左右対称、もしくはほぼ対称である。 ただし、棘皮動物は成体では放射相称であるが、幼生では左右相称である。 双子葉類には2つ以上の系統がある。 棘皮動物、半索動物、脊索動物、およびいくつかのより小さな系統が含まれる。 原生生物は、節足動物、環形動物、軟体動物、扁形動物などの残りのほとんどを含む。 1981. 生命観(A View of Life). カリフォルニア州メンロパーク。 ベナジャミン/カミングス出版社. ISBN 0-8053-6648-2.

  • Heads, M. 1984.日本経済新聞社. プリンキピアボタニカ: クロイツァトの植物学への貢献. Tuatara 27(1): 26-48.
  • Than, K. 2005. 自然界における対称性. 基本的な事実か人間の偏見か Live Science.com. 2007 年 12 月 23 日に取得。
  • Towle, A. 1989. モダン バイオロジー. オースティン、テキサス州:ホルト、ラインハートとウィンストン。 ISBN 0-03-013919-8.
  • クレジット

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