De uitgebreide patronen op de vleugels van vlinders zijn een voorbeeld van bilaterale symmetrie.

Symmetrie in de biologie is de evenwichtige rangschikking van lichaamsdelen of vormen rond een centraal punt of as. Dat wil zeggen dat de grootte, vorm en relatieve plaats aan de ene kant van een scheidingslijn de grootte, vorm en relatieve plaats aan de andere kant weerspiegelt.

In de natuur zijn er drie basissoorten symmetrie: bolvormig, radiaal, of tweezijdig. De lichaamsplannen van de meeste meercellige organismen vertonen een van deze vormen. Een kleine minderheid vertoont geen symmetrie (zijn asymmetrisch).

Symmetrie weerspiegelt in wezen orde. Ondanks het feit dat er oneindig veel meer manieren zijn om een asymmetrisch lichaam te construeren dan een symmetrisch lichaam, vertonen maar weinig dieren een asymmetrisch lichaamsplan (Than 2005). Bilaterale symmetrie komt zo vaak voor – en fossiele bewijzen tonen aan dat het al 500 miljoen jaar geleden bij dieren voorkwam – dat veel wetenschappers denken dat het geen toeval kan zijn (Than 2005). Wetenschappers erkennen ook dat de symmetrie van een object verband houdt met de esthetische aantrekkingskracht ervan, en dat mensen in het bijzonder worden aangetrokken door symmetrie.

In de biologie is symmetrie bij benadering. Zo zullen plantenbladeren, hoewel ze als symmetrisch worden beschouwd, zelden precies op elkaar passen wanneer ze in tweeën worden gevouwen. Bovendien kan symmetrie alleen betrekking hebben op de uiterlijke vorm en niet op de inwendige anatomie.

Sferische symmetrie

Volvox aureus

In sferische symmetrie verdeelt elk vlak dat door het middelpunt van het voorwerp gaat de vorm in twee identieke helften die spiegelbeelden van elkaar zijn. Dergelijke voorwerpen hebben de vorm van een bol of een globe. Bijvoorbeeld, een ronde bal vertoont sferische symmetrie.

In de natuur wordt sferische symmetrie vertoond door de uitwendige vorm van veel koloniale algen, zoals Volvox.

Radiale symmetrie

Bij radiale symmetrie verdeelt elk vlak dat door een centrale as (normaliter verticaal) gaat de vorm in twee identieke helften die spiegelbeelden van elkaar zijn. Een dergelijke vorm heeft duidelijke uiteinden (gewoonlijk boven en onder) en elk vlak dat door zijn lengteas (een lijn van uiteinde naar uiteinde door het centrum) gaat, creëert twee gelijksoortige helften (Towle 1989).

Zeeanemoon

Deze organismen lijken op een taart waar verschillende snijvlakken ruwweg identieke stukken opleveren. Een organisme met radiale symmetrie vertoont geen linker- of rechterkant. Zij hebben alleen een boven- en een ondervlak.

Dieren met radiale symmetrie: De meeste radiaal symmetrische dieren zijn symmetrisch om een as die zich uitstrekt van het midden van het mondoppervlak, dat de mond bevat, tot het midden van het tegenoverliggende, of aborale, uiteinde. Dit type symmetrie is vooral geschikt voor sessiele dieren zoals de zeeanemoon, drijvende dieren zoals kwallen, en langzaam bewegende organismen zoals zeesterren (zie speciale vormen van radiale symmetrie). Dieren in de fyla cnidaria en echinodermata vertonen radiale symmetrie, althans enige tijd tijdens hun levenscyclus. Zeekomkommers, een stekelhuidige, vertonen bilaterale symmetrie als ze volwassen zijn.

Planten met radiale symmetrie: Veel bloemen, zoals boterbloemen en narcissen, zijn radiaal symmetrisch (ook wel actinomorf genoemd). Ruwweg identieke bloemblaadjes, kelkblaadjes, en meeldraden komen op regelmatige afstanden rond het centrum van de bloem voor.

Speciale vormen van radiale symmetrie

Tetramerisme: Veel kwallen hebben vier radiale kanalen en vertonen dus een tetramere radiale symmetrie.

Pentamerisme:

Een zee-egel

Deze variant van radiale symmetrie (ook wel pentaradiale en pentagonale symmetrie genoemd) rangschikt ruwweg gelijke delen rond een centrale as op oriëntaties van 72° uit elkaar. Leden van de fyla echinodermata (zoals zeesterren) rangschikken delen rond de as van de vormen. Voorbeelden zijn de Pentaspheridae, de Pentinastrum-groep van geslachten in de Euchitoniidae, en Cicorrhegma (Circoporidae). Evenals andere stekelhuidigen hebben zee-egels een vijfvoudige symmetrie (pentamerisme). De vijfvoudige symmetrie is op het eerste gezicht niet duidelijk, maar is gemakkelijk te zien aan de gedroogde schaal van de zee-egel. Bloeiende planten vertonen vaker vijfvoudige symmetrie dan welke andere vorm ook.

Omstreeks 1510-1516 v. Chr. stelde Leonardo da Vinci vast dat bij veel planten een zesde blad boven het eerste staat. Deze rangschikking werd later bekend als 2/5 fyllotaxie, een systeem waarbij herhalingen van vijf bladeren voorkomen in twee omwentelingen van de as. Dit is het meest voorkomende van alle patronen van bladschikking.

Bilaterale symmetrie

Bij bilaterale symmetrie (ook wel vlaksymmetrie genoemd) verdeelt slechts één vlak (het sagittale vlak genoemd) een organisme in ruwweg spiegelbeeldige helften (alleen wat de uiterlijke verschijningsvorm betreft). Er is dus bij benadering sprake van spiegelsymmetrie. Vaak kunnen de twee helften zinvol worden aangeduid als de rechter- en de linkerhelft, b.v. in het geval van een dier met een hoofdrichting in het vlak van symmetrie. Een voorbeeld zou een vliegtuig zijn, waarbij een vlak dat door het midden van het vlak van tip tot staart gaat, het vlak in twee gelijke delen zou verdelen (aan de buitenkant).

De meeste dieren zijn bilateraal symmetrisch, ook de mens, en behoren tot de groep Bilateria. Het oudst bekende tweezijdige dier is de Vernanimalcula. Bilaterale symmetrie maakt stroomlijning mogelijk, bevordert de vorming van een centraal zenuwcentrum, draagt bij tot cephalisatie (concentratie van zenuwweefsel en zintuigen in het hoofd), en bevordert actief bewegende organismen, in het algemeen in de richting van het hoofd. Bilaterale symmetrie wordt gevonden bij insecten, spinnen, wormen en vele andere ongewervelden, en is ook een aspect van gewervelde dieren.

Bloemen zoals orchideeën en zoete erwten zijn bilateraal symmetrisch (ook bekend als zygomorf). De bladeren van de meeste planten zijn ook tweezijdig symmetrisch.

Asymmetrie

Binnen dieren vertoont slechts één groep echte asymmetrie, de Porifera phylum (sponzen).

Radiata en Bilateria

Twee taxonomische divisies, de Radiata en Bilateria, gebruiken symmetrie als onderdeel van hun definiërende kenmerken. Radiata en Bilateria zijn takken van het taxon Eumetazoa (alle belangrijke diergroepen behalve sponzen).

De Radiata zijn de radiaal symmetrische dieren van het subregnum Eumetazoa. De term Radiata heeft in de geschiedenis van de classificatie verschillende betekenissen gehad. Hij is toegepast op de stekelhuidigen, hoewel de stekelhuidigen tot de Bilateria behoren, omdat zij in hun ontwikkelingsstadia bilaterale symmetrie vertonen. Thomas Cavalier-Smith definieerde in 1983 een subkoninkrijk, Radiata genaamd, bestaande uit de phyla Porifera, Myxozoa, Placozoa, Cnidaria, en Ctenophora, d.w.z. alle dieren die niet tot de Bilateria behoren. De Vijf Koninkrijksindeling van Lynn Margulis en K. V. Schwartz houdt alleen Cnidaria en Ctenophora in Radiata.

Hoewel radiale symmetrie gewoonlijk wordt gegeven als een bepalend kenmerk van radiaten, vertonen de vrijzwemmende planula larven van cnidaria bilaterale symmetrie, evenals sommige volwassen cnidaria. Ctenophoren vertonen biradiale symmetrie, hetgeen betekent dat er een onderliggende bilaterale symmetrie is, in tegenstelling tot de volledige radiale symmetrie van de cnidarianen. De hoofdas van het lichaam, die loopt tussen de mond en hun zintuig, de statocyst, die precies tegenover de mond ligt, vertoont een radiale symmetrie. Deze symmetrie wordt in het onderste deel van de wezens oppervlakkig doorbroken door de twee tentakels en in het bovenste deel door de spijsverteringskamer, die in verschillende kanalen is verdeeld. De onderste symmetrie is negentig graden van de bovenste verschoven, waardoor een disymmetrie of een biradiale vorm ontstaat.

De Bilateria, die bilaterale symmetrie bezitten, vormen een subregnum (een grote groep) van dieren, waaronder de meerderheid van de phyla; de opmerkelijkste uitzonderingen zijn de sponzen en de cnidarianen. De meeste Bilateria hebben lichamen die zich ontwikkelen uit drie verschillende kiemlagen, het endoderm, mesoderm en ectoderm genaamd. Hieruit worden zij triploblastisch genoemd. Bijna allemaal zijn ze bilateraal symmetrisch, of ongeveer zo. De meest opvallende uitzondering zijn de stekelhuidigen, die als volwassen dieren radiaal symmetrisch zijn, maar als larven bilateraal symmetrisch zijn. Er zijn twee of meer superphyla (hoofdlijnen) van de Bilateria. Tot de deuterostomen behoren de stekelhuidigen, de hemichordaten, de chordaten, en mogelijk nog enkele kleinere phyla. De protostomen omvatten de meeste van de rest, zoals geleedpotigen, anneliden, mollusken, platwormen, enzovoort.

• 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’s bijdrage tot de botanie. Tuatara 27(1): 26-48.
• Than, K. 2005. Symmetrie in de Natuur: Fundamental Fact or Human Bias Live Science.com. Retrieved December 23, 2007.
• Towle, A. 1989. Moderne Biologie. Austin, TX: Holt, Rinehart and Winston. ISBN 0-03-013919-8.