為什麼海星通常有五條腕?

或者說,為什麼棘皮動物會形成五輻射對稱?


這個問題邀請我還真是邀請對了,以前費了很長時間專門研究過這個,還寫過一個paper。邀請我的同學是不是知道我干過這個事……

這是論文http://arxiv.org/abs/1202.2219,把論文摘要給找出來:
Starfish typically show pentameral symmetry, and they are typically similar in shape to a pentagram. Although starfish can evolve and live with other numbers of arms, the dominant species always show pentameral symmetry. We used mathematical and physical methods to analyze the superiority of starfish with five arms in comparison with those with a different number of arms with respect to detection, turning over, autotomy and adherence. In this study, we determined that starfish with five arms, although slightly inferior to others in one or two aspects, exhibit the best performance when the four aforementioned factors are considered together. In addition, five-armed starfish perform best on autotomy, which is crucially important for starfish survival. This superiority contributes to the dominance of five-armed starfish in evolution, which is consistent with the practical situation. Nevertheless, we can see some flexibility in the number and conformation of arms. The analyses performed in our research will be of great help in unraveling the mysteries of dominant shapes and structures.

大概來說,在演化上海星應該是可以很容易演化成其它數目的輻射對稱的。我們建立了幾個數學模型,比較五個腕的海星相比於其它腕數的海星在探測食物,翻身,自切和吸附上的優劣勢,得出結論。雖然五輻射對稱的海星會在某一兩個方面劣於其它海星,但綜合這四個方面比起來,五輻對稱的海星是最優的。並且五輻對稱在自切上有巨大優勢(大家都知道自切是什麼意思並且有多重要吧……),所以這就足以奠定五輻對稱的霸主地位了。

我的結論是基於海星的,無法推廣到其它棘皮動物。不過,仔細審視其它幾種棘皮動物,會發現:1)海百合只是保留五輻對稱的基礎,它們會長出大量的分支,使得外形上已經完全是輻射對稱。2)海參和海膽早已進化到完全的輻射對稱。3)只有,海蛇尾,它們仍然是五輻對稱的樣子並且我也找不出合理的理由解釋……

我當時寫完論文以後第一次投稿被拒,因為還不夠嚴謹,缺少一些細節。另外我申請學校的時候也用不著這個了(真是狗屁理由……),就一時犯懶,把它扔在了arxiv上……如果有同學對這個有興趣,歡迎補充細節拿去發表!

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附自切(維基百科管這叫自割,都一樣)的定義:
自割是一種當動物受到驚嚇或遭受生命危險時,所採用的自保逃命方式,如壁虎斷尾;螃蟹、章魚斷腳;蚯蚓斷尾;以及竹節蟲、蝗蟲斷腳等現象。大部分的動物在逃離危險之後,能夠經過再生作用在一段時間內(或數次蛻皮之後)長出失去的部位或附肢,但重新長出的部位可能會比其他正常生長的肢體較為短小,或是在皮膚色澤上有所不同(如蜥蜴等)。自割
海星屬於能迅速再生的動物之一。如果一隻海星的一隻觸手被切斷的話,過一段短時間,海星便能長回觸手,而少數海星切下的觸手本身也會長成一隻海星,具有與蚯蚓、蜥蜴、龍蝦、水螅綱生物、蝸牛和再生力最強大的渦蟲等生物的特點。海星

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評論中似乎大家都挺糾結海星被切成兩半後再生這件事情,思索再生後的海星應該是和原來那只是什麼關係。我的答案是,由於人類中不存在這樣的事情,所以不好用我們的「關係」來描述它們。非得找一個靠譜的答案的話,我覺得最好描述成「雙胞胎」關係,因為它們有著完全相同的遺傳物質,類似於人類的同卵雙生雙胞胎。


棘皮動物的成體是五輻射對稱的,但這種對稱與腔腸動物的五輻射對稱不同,棘皮動物的五輻射對稱是次生的。棘皮動物的幼蟲都是兩側對稱的,幼蟲變態後才變為五輻射對稱。這種變化據稱是其祖先為了更好的營固著生活。


而且人類也有五個肢端誒(頭雙臂雙腿),每個肢端又有五個分支誒(五官、五手指、五腳趾),我相信這一定不是巧合。


因為沒有五條腕他就不叫海星了


海星為何是5角,人類為何是5個手指、5個腳趾?
5是一個很奇特的數字。如果你了解河圖和洛書就會發現5這個數字的奇特之處。它揭示了數字與宇宙自然界的秘密。
5是最穩定的結構的核心。數學上叫做模(mod)

6=1+5,7=2+5,8=3+5,9=4+5,10=5+5;10以內從1到9的數字都可以用1到4加上5來表示。
1、2、3、4代表了四種變化。加上穩定的核心5。構成了基本的5個要素。其它的數字都可以由此演化出來。
這就是河圖。
7
2
83549
1
6

內圈是生數,外圈是成數。
你看懂了么?
這是什麼算制?
這就是5進階10進位。是不是看著覺得很眼熟?
對了,這就是算盤的計算機制。
算盤,你應該學過吧,不然你就對不起老祖宗了。

另外,還有一個規律

10=1+9=2+8=3+7=4+6=5+5;他推導出3階幻方:
816
357
492
橫加豎加斜加都是15。3階幻方是最小最穩定的3維結構。你會發現5坐鎮中心。5就是各個方向的中心平衡點。
這就是洛書。

伏羲就是據此演繹出的先天八卦。
中國文化的核心其實就是在追求這個5。不求最大最好,只求最穩。
5從各個方向上看都是最佳平衡點。
這才是真正的中庸之道。
從各個角度,在各個方向上玩平衡,這才是中國人處事的金科玉律。
努力形成動態的平衡與制衡,世界就和諧了。
你看懂了嗎?

在自然界,5為何會發生作用?
因為不論是海星還是人類,都是碳基生物。碳含有6個質子,同時對應了6個電子。這就是中國古代6合的概念。6和5有什麼關係?
你如果想觀察電子的運動,你必須自己成為其中一個電子,這樣另外5個電子和你之間才能做相對運動。你已經佔掉了一個電子,你看到的只有5個電子,5這個常數就產生了。所以,碳基生物的視角或者說發展方向被限制在5個。
因為人類是雙碳基,所以你會有一雙手。這就是對稱。
對稱方式與碳基數是相關的。
所以對於人類,一共有12個電子,但只有變化的10個視角。
這就是10天干與12地支。
天行健,天是不斷在運動變化的。地勢坤,地勢穩定沉默的。
這就是為什麼天干是10個,而地支是12個。

在中國的哲學字典里,講究的是萬物相通。一通百通。將萬事萬物統籌考慮。但對細節的把握卻不如西方哲學的精確。
而西方文化,講究的是不斷分解,將事物切割的支離破碎,不斷細分成各個獨立的模塊,單獨進行縱向的深入研究。
對每個模塊單獨處理時,很少統籌考慮與其他模塊之間的內在聯繫。
他們給這種做法起了一個名字叫做專業化分工。好似管中窺豹,不見全貌。
做項目管理的朋友應該深有體會。

這是截然相反的兩種思維方法。
沒有誰對誰錯,只有各有千秋。


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