¿Por qué los animales evolucionaron para ser simétricos?

Muchos animales no son simétricos bilateralmente; tal vez incluso la mayoría de ellos. Las medusas, que son enormemente abundantes, son radialmente simétricas; también lo son los pólipos de coral, que son muy comunes. Las estrellas de mar tienen una simetría de cinco veces. Y así.

Incluso los animales que parecen ser simétricos bilateralmente no son tan ordenados por dentro como por fuera. Muchos órganos son asimétricos.

Pero muchos animales familiares son bilateralmente simétricos, en el exterior. ¿Por qué es esto? En cuanto a por qué las especies son simétricas, vea la respuesta a esta pregunta:
¿Existe una explicación evolutiva para la simetría externa de los cuerpos de los animales?

Las respuestas allí apuntan al movimiento como una explicación importante. Esto también ayuda a explicar la simetría bilateral: la simetría bilateral le proporciona fácilmente una cabeza y una cola, lo que es útil en movimientos rápidos. Los animales que observa con mayor frecuencia son altamente móviles, y la simetría bilateral ayuda con eso.

La respuesta probablemente es la gravedad. Para ser estable en una fuerza gravitacional, un cuerpo debe ser simétrico con respecto al eje vertical. Si nos fijamos en los automóviles, son simétricos. Esto se debe a que están diseñados para la estabilidad aerodinámica y mecánica, así como para la estética. En organismos simétricos como los humanos, los órganos duplicados están dispuestos simétricamente a lo largo del eje vertical, aproximadamente la columna vertebral. Esto permite que el centro de gravedad esté en el eje vertical para que podamos equilibrarlo con un mínimo esfuerzo.
Puede ver las diapositivas de esta presentación: Centro de gravedad y estabilidad

¿Por qué el organismo necesita estabilidad? Porque esa es la propiedad fundamental de la evolución. Los sistemas biológicos tienden a tener una tendencia natural a ser estables en una variedad de ambientes. Desde la primera molécula de ADN formada, lo que era químicamente estable como para sobrevivir hasta que puedan replicarse son las cosas que vemos a nuestro alrededor como hoy en día.

La simetría significa que el cuerpo tiene secciones, una izquierda y una derecha si es simétrico bilateralmente. La formación de regiones del cuerpo es importante para formar la segmentación y especializar esas regiones.

Por ejemplo. Una medusa es una criatura criatura bastante simple que carece de simetría. No contiene órganos. Su único nivel de organización son los tejidos. Ese simple plan corporal funciona, pero para aprovechar todos los nichos biológicos del mundo, los animales necesitaban especializarse un poco más. Por lo tanto, la simetría, la segmentación y la cefalización (formando un extremo de “cabeza”) fueron ciertamente ventajosas

Tenemos simetría bilateral porque nuestros antepasados ​​la tenían y estamos tan adaptados a ella que desviarse de ella sería malo para nosotros.

(Probablemente; nunca podemos estar seguros) evolucionó originalmente porque facilita el movimiento. ¿Alguna vez has jugado con robots o vehículos con motor LEGO? Si coloca ruedas de diferentes tamaños en cada lado, le resultará muy difícil hacer que vaya en la dirección que desea. Si son del mismo tamaño, todo lo que tienes que hacer para avanzar es girarlos a la misma velocidad, y girar a derecha e izquierda implica la misma proporción de velocidades, simplemente volteado. Lo mismo ocurre con los gusanos ondulantes, los peces nadadores y los tetrápodos corriendo.

Si alguna vez cortas un animal complejo, notarás que sus entrañas son casi completamente ajenas a la simetría. Tenemos dos pulmones y riñones, y algunos otros son centrales, pero nuestro corazón, hígado, estómago, intestinos, vesícula biliar y la mayoría de los demás no lo son. Incluso nuestros pulmones no son simétricos; nuestro pulmón izquierdo es más pequeño para dejar espacio al corazón. Solo los exteriores y los músculos, que son las partes que son importantes para el movimiento, son simétricos.

No somos perfectamente simétricos, pero sí muy cercanos. Nuestras formas externas son más simétricas que nuestros órganos internos, en realidad: nuestros corazones no son simétricos, las dos mitades de nuestros cerebros tienen diferentes funciones, etc.

Creo que hay algunas razones para esto:

• Es para una locomoción más eficiente. Para un pez (nuestros antepasados), la falta de simetría produciría resistencia en un lado, que el pez tendría que compensar constantemente. Para un corredor bípedo, la simetría es igual al equilibrio, por lo que puede poner su energía en avanzar y no evitar caerse.
• Supongo que también es menos exigente para nuestro cerebro y sistema nervioso tener un cuerpo simétrico. Nuestros cerebros tienen dificultades para adaptarse, por ejemplo, a la pérdida de una extremidad.
• Los animales, desde los insectos hasta nosotros, generalmente prefieren la simetría en las parejas sexuales y, por lo tanto, han estado seleccionando la simetría durante eones. Estoy pensando que la razón es que las características simétricas generalmente significan buenos genes (sin mutaciones, sin accidentes desfigurantes) y, por lo tanto, se buscan cuando se busca una pareja sexual. Pero, por cierto, esta preferencia significa que las abejas también prefieren flores simétricas, lo que hace que las flores evolucionen para ser más agradables para las abejas. Las abejas sacan un zumbido de la simetría

La simetría bilateral está determinada genéticamente. La Bilateria se ramificó de un ancestro común distante, como se muestra en este árbol filogenético para todos los Metazoos. ¿Puedes encontrar los animales que tienen simetría radial o que no tienen simetría? ¿Puedes encontrar dónde encajamos en la columna de la derecha?

Somos cordados Puede ver más claramente en la etapa embrionaria la similitud de expresión para la simetría bilateral en los cordados.

(Imagen procedente de Bienvenido al Centro de aprendizaje en línea de McGraw-Hill con el supuesto de que el permiso está implícito para las imágenes obtenidas directamente de las URL del titular de los derechos de autor)
http://www.mhhe.com/biosci/genbio/maderbiology7/graphics/mader07b/online_vrl/images/0619l.jpg

Diversas “razones” para el éxito a largo plazo de la simetría bilateral son especulativas en el mejor de los casos. Todo lo que realmente sabemos es que la Bilateria es la forma dominante de la vida animal, y que la simetría bilateral tiene muchas variaciones. Funcionó lo suficientemente bien como para transmitir y modificar los genes a través de innumerables generaciones.

¿Cuál fue el último ancestro bilateriano común, la criatura a la que le debemos de cabeza a cola, de derecha a izquierda, de atrás hacia adelante? ¡Lea el enlace y especule!

En términos evolutivos, se trata de la forma más simple después de la hoja plana. Una vez que los organismos multicelulares se desarrollaron, tendieron a formar láminas planas porque la mayoría de ellos están expuestos al mundo exterior donde se alimentan. Entonces, una de las formas más fáciles de desarrollar es enrollar. Lo que al instante te da una cabeza, una cola, un intestino y simetría bilateral. (La otra forma fácil de desarrollarse desde el plano es como una esponja, que también ocurrió).

Por lo tanto, es fácil de formar, parece tener éxito, a juzgar por nosotros. Por lo tanto, no solo no es sorprendente que lo tengamos aquí, sino que no sería sorprendente si lo encontramos si alguna vez nos encontramos con otras formas de vida avanzadas.

¿Estética divina? Es una broma. Los animales asimétricos son en gran medida inmóviles. La simetría permite un movimiento más eficiente, coordinado y / o direccional. Esto también explica por qué los animales simétricos externamente son en gran medida asimétricos internamente, no importa cómo estén organizados los órganos internos siempre que encajen en el paquete, podría reorganizarlos por completo y, suponiendo que no haya cambios funcionales, no habría diferencia en el forma en que el animal en su conjunto se mueve o interactúa con el medio ambiente.

En el desarrollo de los organismos, los genes que establecen la simetría bilateral se expresan muy pronto después de que un óvulo ha sido fertilizado por el esperma. Si hay una mutación en uno de estos genes, es extremadamente probable que sean letales porque evitará que el embrión se convierta en un organismo viable. Una ventaja de la simetría bilateral es que proporciona redundancia. Si pierde un ojo, o una mano o una pierna, aún puede arreglárselas aunque con dificultad. Si solo tuvieras uno de cada uno, la vida sería casi imposible si la perdieras. Si eres un anfibio como una salamandra, no tienes que preocuparte tanto porque podrás volver a crecer. Daría mi brazo derecho para descubrir el secreto de la regeneración de las extremidades, pero por alguna razón los mamíferos han perdido la capacidad de regenerarse.

No soy un experto en genética o evolución. Pero, si uno está abierto a los principios explicados en la evolución y lo que sabemos de los organismos hoy, eche un vistazo a esto.

Esta es una planaria que divide. Ahora, no es el organismo más primitivo o más simple, pero imagine un organismo más simple hace millones (miles de millones) de años que estaba pasando por un proceso de división similar, pero va en contra del proceso de división normal. Es decir, imagine que hubo una mutación genética que, en lugar de dividirse en dos clones separados de sí misma con un solo ojo o aparato sensorial, sino que se divide con dos ojos o aparatos sensoriales, creando así una forma primitiva de simetría. Me puedo imaginar que esto suceda. ¿No es demasiado científico, pero plausible?

Entonces, su progenie, que tiene simetría, dos ojos, aparatos sensoriales ahora tienen una mejor oportunidad de detectar depredadores y sobrevive, se vuelve más grande, más compleja … hasta …

Lo más probable es que, a medida que los organismos se volvieron más complejos, fue necesaria la simetría bilateral para mantener el cuerpo funcionando y moviéndose eficientemente.

Hoy en día, solo las esponjas tienen planos corporales asimétricos, y son tan simples como parece. Ligeramente más complejas, las estrellas de mar, los erizos de mar, etc. tienen simetría radial, circular, son un poco más complejas y necesitan más organización. Y, por supuesto, la mayoría de los animales tienen simetría bilateral, probablemente porque sería demasiado difícil para un organismo tan complejo organizarse. Después de todo, la evolución no hace cosas creativas o extrañas, funciona en los organismos existentes y el mejor ‘ajuste’; sobrevivir.

En resumen: simplicidad.

La explicación estándar es que la simetría, particularmente la simetría bilateral, funciona bien para la movilidad. La natación asimétrica o los animales voladores tendrían que luchar contra la resistencia al agua o al aire para mantener un rumbo recto. En tierra, es difícil imaginar que las piernas asimétricas funcionen de manera eficiente. El hecho de que muchos animales, incluidos los humanos, sean simétricos externamente pero no internamente, respalda la idea de que una gran ventaja de la simetría es la interacción con el medio ambiente.

Respuesta simple? Porque es el más fácil de cultivar. Los embriones de cada especie comienzan haciendo crecer una hoja de células. Esa hoja puede dividirse a través de su superficie (formando dos capas) o doblarse (o formar un tubo), o ambos. Las células madre crecen, se especializan y mueren en reacción a su entorno químico a medida que crecen juntas. Una célula en una ubicación determinada se volverá cada vez más especializada a medida que el organismo de entrada crezca (o morirá, dejando un espacio necesario, por ejemplo, entre dos partes del cuerpo). Es fácil para una célula saber si crece, muere o se especializa en función del entorno que la rodea. Es muy difícil hacerlo en función de si está a la izquierda o a la derecha. Dado que cada célula lleva los mismos genes, es mucho más fácil hacer que cada llamada reaccione de la misma manera, de modo que después de una estratificación o pliegue, se forma una imagen espejo.

El reino animal se divide en cinco ramas, solo una de las cuales tiene simetría bilateral. Las cinco ramas son:

Porifera – esponjas

Placozoa: pequeñas criaturas parecidas a manchas

Ctenophora – gelatinas de peine

Cnidaria – medusas, corales, anémonas de mar

Bilateria – todo lo demás

No creo que tenga mucho que ver con la estructura celular básica, ya que algunos bilaterianos han vuelto a la simetría radial. Equinodermos, por ejemplo (estrellas de mar, erizos de mar, dólares de arena, pepinos de mar). Los animales pueden tener todo tipo de simetría (y ruptura de simetría). Es solo una cuestión de lo que funciona para ellos.

En “Wonderful Life” de Stephen Jay Gould, se señala que la vida muy temprana (cámbrica) tenía una serie de formas asimétricas como se descubrió en la formación Burgess Shale.

Sin embargo, el gran evento de extinción que eliminó alrededor del 90% de toda la vida en la tierra poco después de la “explosión cámbrica” ​​dejó solo las formas simétricas …

Entonces … Esencialmente pura suerte que no tengamos bichos de 5 patas (entre otras formas extrañas) corriendo hoy.

No tenemos un cuerpo simétrico. De hecho, algunos estudios sugieren que cuanto más simétricos son nuestros rostros, más hermosos somos considerados por los demás.

Solo tenemos ojos en la parte delantera de nuestra cabeza.

Solo tenemos brazos a los lados, ninguno al frente o atrás.

El vello corporal se cultiva en patrones muy asimétricos.

Nuestras manos son de diferentes tamaños, lo mismo para los pies.

Los senos de las mujeres son de diferentes tamaños entre derecha e izquierda.

Solo tenemos un corazón y generalmente está en la mitad izquierda del cuerpo.

Hay tantas asimetrías en cada uno de nosotros que no veo cómo se nos puede llamar simétricos en absoluto.

Un factor que contribuye a la simetría bilateral generalizada puede ser que se requieren menos genes para construirlo.