左右对称与左右不对称.doc

左右对称与左右不对称现在来比较一下我们的左手和右手。毫无疑问,左手和右手是非常不同的。左手无论如何移动、旋转都无法和右手重合。只要看到一只手,我们就能说出它是左手还是右手,而不必看到手的主人。然而,左手和右手又是那么相像,如果把左手的照片和右手镜像的照片放在一起,我们根本就无法区分。不只是双手,我们的双脚、两耳乃至整个左半边身体的外观和右半边身体的外观之间都是镜像对称的关系。生物学上把我们这样的身体结构称为左右对称。需要注意的是,物体关于某一平面镜像对称并不足以使该物体呈左右对称。如果该物体还关于其它点、线或面对称,那就不能成为左右对称。比如,一个典型的双耳钢精锅可以分成镜像对称的两半,但其中的一半经过旋转可以和另一半重合,这显然与左手和右手之间的关系大不一样。不难发现钢精锅其实有两个对称面和一个对称轴。在生物学上把这样拥有一个对称轴和数个(可多可少)对称面的身体结构称为辐射对称。与钢精锅不同,单柄炒锅或者汤勺则是左右对称的,它们只有一个对称面。审视一下自己的身体,我们会发现除了左右之外,我们还能指出四个方向:上、下、前、后。由于要讨论生物学问题,专业一点的话,我们应该说是前端、后端、腹面、背面四个方向(毕竟我们这些直立行走的动物的体形不太具有代表性)。它们和左侧、右侧一起决定了三个相互垂直的轴,就如同立体坐标系中的xyz轴一般给了我们的身体一个清晰的规划。显然,身体的前后或腹背都没有左右那样的对称关系。镜子里的肚子仍然是肚子,丝毫没有和脊背混为一谈的危险。我们把两极没有对称关系的轴称为极性轴或异极性轴;两极间存在对称关系的轴则称为非极性轴或同极性轴。也就是说,前后轴和腹背轴都是极性轴,左右轴则是非极性轴。这两个极性轴和一个非极性轴赋予了我们左右对称的体形。留意一下世界上形形色色的生物,我们会发现动物界中绝大部分是左右对称的,此外还能见到少数辐射对称的成员,其它的对称方式就更稀有了。在动物界之外的情况则大不相同——根本就找不到左右对称的成员(非左右对称的生物也可以有左右对称的局部,比如海星的触手或树的叶子)。这说明左右对称的体形对于动物的生活方式而言具有非常大的优势,因此才被保留下来并发扬光大的。那么就让我们来看看动物的生活方式。如同名字中所反映的,动物有一个重要的特征就是运动,而且是主动的运动。动物界典型的营养方式是通过“吃”其它的生物来获取营养,主动运动无疑给摄食提供了莫大的便利。尽管也有一些动物采取固着的生活方式,还有少数植物也会“吃”其它生物,但对于大体型和结构复杂的动物来说,主动运动则是必不可少的。地球上的生物由于受到重力的影响,身体的近地端和远地端通常都是不同的,这就构成了一个极性轴——在动物中一般即腹背轴。我们通常把朝向地面的一面称为腹面,把与之相对的一面称为背面。当然,对于具体的物种而言,腹面与背面的划分是具有生物学意义的,而不只是一个几何学上的概念。比如,我们并不会把树懒平时朝下的部分叫做腹部。对于主动运动的动物来说,最好还要有另一个极性轴——前后轴。也就是说,我们最好向“前”运动。对于没有前后轴的动物来说,水平方向的四面八方都是一样的。这虽然看似方便,实则是向任何一个方向都不方便。不论是逃避敌害还是追击猎物,能够向一个方向快速而灵活地运动显然比向各个方向的运动都不够快速和灵活更有优势。动物取食与感觉的中枢通常位于身体的前端,在进化