Misterne wzory na skrzydłach motyli są jednym z przykładów symetrii dwustronnej.

Symetria w biologii jest zrównoważony układ części ciała lub kształtów wokół centralnego punktu lub osi. To jest, rozmiar, kształt i względne położenie po jednej stronie linii podziału odzwierciedla rozmiar, kształt i względne położenie po drugiej stronie.

W naturze, istnieją trzy podstawowe rodzaje symetrii: sferyczne, promieniowe, lub dwustronne. Plany ciała większości organizmów wielokomórkowych wykazują jedną z tych form. Niewielka mniejszość wykazują żadnej symetrii (są asymetryczne).

Symetria zasadniczo odzwierciedla porządek. Pomimo faktu, że istnieje nieskończenie więcej sposobów, aby skonstruować asymetryczne ciało niż symetryczne jeden, niewiele zwierząt wykazują asymetryczny plan ciała (Than 2005). Dwustronna symetria jest tak powszechna – a dowody kopalne wskazują, że pojawiła się u zwierząt już 500 milionów lat temu – że wielu naukowców uważa, iż nie może być przypadkiem (Than 2005). Naukowcy uznają również, że symetria obiektu odnosi się do jego atrakcyjności estetycznej, i że ludzie są szczególnie przyciągane do symetrii.

W biologii, symetria jest przybliżona. Na przykład, liści roślin, podczas gdy uważane za symetryczne, rzadko będzie dopasować się dokładnie, gdy składane na pół. Ponadto, symetria może odnosić się tylko do zewnętrznej formy, a nie wewnętrznej anatomii.

Symetria sferyczna

Volvox aureus

W symetrii sferycznej, każda płaszczyzna, która przechodzi przez środek obiektu dzieli formę na dwie identyczne połowy, które są lustrzanymi odbiciami siebie nawzajem. Takie obiekty mają kształt kuli lub globu. Na przykład, okrągła piłka wykazuje symetrię sferyczną.

W naturze, symetrię sferyczną wykazuje forma zewnętrzna wielu kolonialnych glonów, takich jak Volvox.

Symetria radialna

W symetrii radialnej, wszystkie płaszczyzny przechodzące przez oś centralną (zwykle pionową) dzielą formę na dwie identyczne połowy, które są lustrzanymi odbiciami siebie nawzajem. Taka forma będzie miała wyraźne końce (zwykle górny i dolny) i każda płaszczyzna przechodząca przez jej oś podłużną (linia od końca do końca przez środek) stworzy dwie podobne połówki (Towle 1989).

Ukwiał morski

Te organizmy przypominają placek, w którym kilka płaszczyzn cięcia daje z grubsza identyczne kawałki. Organizm o symetrii promienistej nie wykazuje lewej ani prawej strony. Mają one tylko górną i dolną powierzchnię.

Zwierzęta o symetrii promienistej: Większość promieniście symetryczne zwierzęta są symetryczne o osi rozciągającej się od środka powierzchni ustnej, która zawiera usta, do środka przeciwnej, lub aboral, koniec. Ten typ symetrii jest szczególnie odpowiedni dla zwierząt wysuniętych, takich jak ukwiał morski, zwierząt pływających, takich jak meduzy, i wolno poruszających się organizmów, takich jak gwiazdy morskie (zobacz specjalne formy symetrii promienistej). Zwierzęta z gromad Cnidaria i Echinodermata wykazują symetrię promienistą, przynajmniej w pewnym okresie swojego cyklu życiowego. Ogórki morskie, szkarłupnie, wykazują symetrię dwustronną jako dorosłe.

Rośliny o symetrii promienistej: Wiele kwiatów, takich jak jaskier i żonkil, są promieniście symetryczne (znany również jako actinomorphic). Mniej więcej identyczne płatki, działki i pręciki występują w regularnych odstępach wokół centrum kwiatu.

Specjalne formy symetrii promienistej

Tetrameryzm: Wiele meduz ma cztery kanały promieniste i w ten sposób wykazuje tetrameryczną symetrię promienistą.

Pentameryzm:

A sea urchin

Ten wariant symetrii radialnej (zwany także symetrią pentaradialną i pentagonalną) układa mniej więcej równe części wokół osi centralnej w orientacji 72° od siebie. Członkowie phyla echinodermata (jak rozgwiazdy) układają części wokół osi form. Przykłady obejmują Pentaspheridae, grupę rodzajów Pentinastrum w Euchitoniidae i Cicorrhegma (Circoporidae). Podobnie jak inne szkarłupnie, jeżowce mają pięciokrotną symetrię (pentameryzm). Symetria pentameryczna nie jest oczywista na pierwszy rzut oka, ale jest łatwo widoczna w wysuszonej muszli jeżowca. Rośliny kwitnące wykazują symetrię pięciu częściej niż jakakolwiek inna forma.

Około 1510-1516 C.E., Leonardo da Vinci ustalił, że w wielu roślinach szósty liść stoi nad pierwszym. Układ ten stał się później znany jako filotaksja 2/5, czyli system, w którym powtórzenia pięciu liści występują w dwóch obrotach osi. Jest to najczęstszy ze wszystkich wzorów rozmieszczenia liści.

Symetria dwustronna

W symetrii dwustronnej (zwanej też symetrią płaszczyznową), tylko jedna płaszczyzna (zwana płaszczyzną strzałkową) podzieli organizm na mniej więcej lustrzane połówki (tylko w odniesieniu do wyglądu zewnętrznego). Tak więc istnieje przybliżona symetria odbicia. Często te dwie połówki można sensownie nazwać prawą i lewą, np. w przypadku zwierzęcia, którego główny kierunek ruchu znajduje się w płaszczyźnie symetrii. Przykładem może być samolot, gdzie płaszczyzna przechodząca przez środek płaszczyzny od czubka do ogona dzieliłaby płaszczyznę na dwie równe części (na powierzchni zewnętrznej).

Większość zwierząt jest dwustronnie symetryczna, w tym ludzie, i należą do grupy Bilateria. Najstarszym znanym zwierzęciem dwustronnym jest Vernanimalcula. Symetria dwustronna pozwala na opływowość, sprzyja powstawaniu centralnego ośrodka nerwowego, przyczynia się do cefalizacji (koncentracja tkanki nerwowej i narządów zmysłu w głowie) i sprzyja aktywnemu poruszaniu się organizmów, na ogół w kierunku głowy. Dwustronna symetria występuje u owadów, pająków, robaków i wielu innych bezkręgowców, jak również jest aspektem kręgowców.

Kwiaty, takie jak storczyki i słodki groszek są dwustronnie symetryczne (znany również jako zygomorphic). Liście większości roślin są również dwustronnie symetryczne.

Asymetria

Wśród zwierząt, tylko jedna grupa wykazuje prawdziwą asymetrię, azyl Porifera (gąbki).

Radiata i Bilateria

Dwa podziały taksonomiczne, Radiata i Bilateria, używają symetrii jako części ich cech definiujących. Radiata i Bilateria są gałęziami taksonu Eumetazoa (wszystkie główne grupy zwierząt z wyjątkiem gąbek).

Radiata są promieniście symetrycznymi zwierzętami subregnum Eumetazoa. Termin Radiata miał różne znaczenia w historii klasyfikacji. Stosowany był do szkarłupni, chociaż szkarłupnie należą do Bilateria, ponieważ wykazują obustronną symetrię w stadiach rozwojowych. Thomas Cavalier-Smith w 1983 roku zdefiniował podkrólestwo zwane Radiata składające się z filii Porifera, Myxozoa, Placozoa, Cnidaria i Ctenophora, czyli wszystkich zwierząt, które nie są w Bilateria. Klasyfikacja Pięciu Królestw Lynn Margulis i K. V. Schwartz utrzymuje tylko Cnidaria i Ctenophora w Radiata.

Ale symetria promienista jest zwykle podawana jako cecha definiująca promieniowce, swobodnie pływające larwy planula cnidarians wykazują symetrię dwustronną, podobnie jak niektóre dorosłe cnidarians. Ctenofory wykazują symetrię biradialną, co oznacza, że u ich podłoża leży symetria dwustronna, w przeciwieństwie do pełnej symetrii promienistej u knidarów. Symetrię promienistą zapewnia główna oś ciała biegnąca między otworem gębowym a narządem zmysłów, statocystą, która leży dokładnie naprzeciwko otworu gębowego. Symetria ta jest powierzchownie przerwana w dolnej części przez dwie macki, a w górnej przez komorę pokarmową, która jest podzielona na kilka kanałów. Niższa symetria jest przesunięta w stosunku do wyższej o dziewięćdziesiąt stopni, tworząc dysymetrię lub formę biradialną.

Bilateria, posiadające symetrię dwustronną, stanowią subregnum (główną grupę) zwierząt, obejmującą większość gromad; najbardziej godnymi uwagi wyjątkami są gąbki i płazińce. W przeważającej części, Bilateria mają ciała, które rozwijają się z trzech różnych warstw zarodkowych, zwanych endodermą, mezodermą i ektodermą. Z tego powodu nazywane są triploblastycznymi. Prawie wszystkie są obustronnie symetryczne, lub w przybliżeniu. Wyjątek stanowią szkarłupnie, które są promieniście symetryczne jako osobniki dorosłe, ale dwustronnie symetryczne jako larwy. W obrębie Bilateria wyróżnia się dwie lub więcej superfili (głównych linii rozwojowych). Deuterostomes obejmują szkarłupnie, hemichordates, chordates, i ewentualnie kilka mniejszych filii. Protostomes obejmują większość z resztą, takich jak stawonogi, annelidae, mięczaki, płazińce, i tak dalej.

• Luria, S. A., S. J. Gould, i 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: Wkład Croizata do botaniki. Tuatara 27(1): 26-48.
• Than, K. 2005. Symetria w przyrodzie: Fundamental Fact or Human Bias Live Science.com. Retrieved December 23, 2007.
• Towle, A. 1989. Nowoczesna biologia. Austin, TX: Holt, Rinehart and Winston. ISBN 0-03-013919-8.