大多数植物都不是轴对称的,而微生物的形态就更加诡异多变了,比如鞋底样的草履虫。而具体到动物,很多时候,我们也不是完美的轴对称,体内组织器官的分布没有对称性可言(想一下弯弯绕绕的肠道,还有你偏向一侧的心脏)。所以我们需要限定一下范围,为什么大多数动物在外观上都是轴对称的。
大多数动物为何在外观上,选择轴对称分布,目前其实没有特别完美的理论解释,仅有一些假说(永远不要对进化抱有太高的期望,很难存在完美的设计,更多的时候是缝缝补补又一年,有兴趣可以了解一下喉返神经这个著名的例子)。我们倒是对体轴建立涉及的发育过程,有比较完备的认知,但这和问题没什么关系了。
最为主流的解释就是,在三维真实世界中运动的动物,需要能够在短时间内产生足够的力来实现向某一方向的偏转,实现运动的转向,而在这一过程中,轴对称的身体是具有最大的机动性的,这给轴对称生物带来了巨大的选择优势。(可以联想一下,汽车外观上是不是都是轴对称)
以上图为例:更密集的网格表示更大的阻力。阻力计算依据公式 , 是阻力, 是介质的密度, 是依赖于身体形状的无量纲阻力常数, 是身体在运动方向上的最大截面面积, 是运动速度。B和C相对于A,扁平的身体和垂直鳍可以增大侧向面积A,并且扁平侧面也可以增大c,在介质密度ρ和速度v保持一致的情况下,B和C可以拥有更大的侧向阻力,可以实现更有效的转向。
而在现实世界中,也很容易发现运动能力较强的动物基本都是轴对称的体型。海星、水母这种辐射对称的生物,难以实现像鱼一样敏捷的游动。海葵这种半固着的生物,则没有任何的对称性可言。
参考资料:
[1] Gábor Holló & Mihály Novák. The manoeuvrability hypothesis to explain the maintenance of bilateral symmetry in animal evolution. Biology Direct ,2012.
[2] Gábor Holló. Demystification of animal symmetry: symmetry is a response to mechanical forces. Biology Direct,2017.
省劲儿。
只要进化好一半的基因,另一半无脑复制就行了。