人的外表為什麼是接近於對稱的?

為什麼人和動物都長的如此對稱,一雙眼睛,一對乳房,單數的鼻子、肚雞眼和小雞雞就長中間,為什麼不長偏一點,這種形態是經過進化演變而來的嗎,像某種天然藝術的雕塑。


人真的對稱嗎?

可能從表面上看,一條中線畫下來,人似乎是兩邊對稱的。

然而事實上,人的不對稱主要發生在皮層之下(若是強行把指紋之類的也算上,那就是一點也不對稱了),發生在各個系統、器官、組織中。所以如果從這個角度來說,人是一個完全不對稱的動物。因此,其實我回答這個題目可能會更側重於「人為什麼長得這麼不對稱?」

我們從頭數下去:

  • 大腦看起來左右都有,然而事實上左、右腦的形態和功能上還是有著不小的差異;
  • 肺臟儘管也是左右都有,然而我們的左肺只有兩葉,而右肺有三葉;
  • 心臟儘管長在中間,但事實上有2/3佔在左邊,只有1/3在右邊;而且心臟的左、右功能也是不一樣的;
  • 與中心的食道相連,但是胃底及胃體大部分偏左,只有胃竇和幽門部偏右;
  • 肝臟的大部分在右邊,只有一小部分在左邊;
  • 胰腺在胃的後面,整體靠左邊;
  • 腸子整體的扭曲結構是不對稱的;
  • 腎臟左右功能一樣,但是形態上右腎普遍比左腎偏小,且位置偏矮;
  • ……

所以,真正對稱的人應該是像下圖中間那樣的。現實中也確實存在,不過都是極少數,也是相關基因突變的結果。

▲內臟異位(TGF-beta Ligands in Left-Right Development)

產生這一切左-右不對稱的原因是什麼

簡單敘述一下,詳細請見:說起來你可能不信,細胞中不起眼的纖毛除了決定你的左右對稱,還與這些重要功能相關|細胞學·說

一開始的時候,我們的胚胎都是對稱的,而一直到第六周的時候,那時雖然表面上看上去還是左右對稱,但實質在基因表達和蛋白層面,胚胎左右的構成已經出現差異

這個差異的出現,源自於胚胎中軸線上的一個小「疤痕」,也稱之為「節點」(Node)。在這個節點上的細胞,每一個都長著一根單一纖毛,這些纖毛都是可以運動的纖毛。不過它們的運動可不是無規律的擺動,而是集體向左傾斜,進行順時針式轉動,就像是一個個的小螺旋槳。幾百根纖毛的集體轉動,帶動並引起了節點表層明顯的左向液流。而這個流動信號,就會被節點左側細胞上的纖毛所感知,並啟動左側細胞的相關信號通路(Nodal-Pitx2信號通路)及蛋白表達。從此,左右的不對稱就這樣悄然產生了。

▲胚胎節點的纖毛(參考文獻 [1])

▲節點處的纖毛集體轉動,產生左向(箭頭示意處為左側)的液流,並被左側細胞纖毛所感知(參考文獻 [2])

簡單地說,由於只有左向的細胞感受到了信號,所以這個「Nodal-Pitx2信號通路」只在左側發生激活。

▲Nodal(實心箭頭,藍色)只表達在小鼠胚胎的左邊(L)(參考文獻[3])

於是,「蝴蝶效應」產生了。

對於心臟來說,由於Nodal在左側表達,使得左側的心臟前體細胞遷移能力增強,這種左右側細胞遷移能力的不同,導致斑馬魚中順時針的心臟心管的左旋,並最終形成有功能的不對稱心臟

▲斑馬魚的心管發育,淡紅色為心房細胞,深紅色為心室細胞,左側細胞向左遷移的速率要比右側的快(參考文獻[3])

對於腸道的發育來說,原始的腸管通過背系膜與身體相連,背系膜由中胚層組織構成,簡單的來分,背系膜中可以分為四種細胞:位於右側的上皮細胞和間質細胞,位於左側的上皮細胞和間質細胞。由於「Nodal-Pitx2信號通路」只表達的左側,抑制了左側細胞的「鬆散化」程度,隨著右側細胞越來越「鬆散」,腸管開始偏向左側,對稱也就因此而打破。再加上其後腸管與背系膜延長的不同速度所造成的進一步扭曲等原因,腸管最終形成了完全不對稱的樣子。

▲腸管(Gut tube)通過背系膜(Dorsal mesentery)與身體相連,背系膜中左、右細胞排列不一樣(參考文獻[3])

這樣的例子還有很多很多,包括肺臟大腦等的發育,都與左側細胞「Nodal-Pitx2信號通路」有著密切聯繫。當然,更多具體的機制還有待進一步研究。

參考文獻

[1] Shinohara K, Hamada H. Cilia in Left-Right Symmetry Breaking[J]. Cold Spring Harb Perspect Biol,2017.

[2] Babu D, Roy S. Left-right asymmetry: cilia stir up new surprises in the node[J]. Open Biol,2013,3(5):130052.

[3] Grimes D T, Burdine R D. Left–Right Patterning: Breaking Symmetry to Asymmetric Morphogenesis[J]. Trends in Genetics, 2017, 33(9): 616-628.

[4] Veerkamp J, Rudolph F, Cseresnyes Z, et al. Unilateral dampening of Bmp activity by nodal generates cardiac left-right asymmetry[J]. Developmental cell, 2013, 24(6): 660-667.

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其實來解釋人的外表(大體結構)上為什麼是准對稱的,本質上是一個要解釋哺乳動物這一大類在進化史上比較晚出現的動物為什麼是這樣接近對稱的。我不是學生物的,不過我可以給題主從唯物論的邏輯角度來解釋一下。從宏觀和因果上來看一下這個問題。

人或高等動物的左右對稱,並不是進化來的,而可以說一個說法是:左右對稱是進化過程中剩餘的保留結構。

首先說,對稱 (僅指動物身體結構上的)的本質是什麼? 是身體結構(組織與器官)圍繞 對稱軸或中心點 呈對應的相同(相似) 所以 最重要的關鍵點是 「相同」 。而動物都是由一個細胞分裂而成長起來的,所以,趨同才是本來應有的狀態。

而進化這一演變過程,則是身體對環境不斷的適應變化的過程,也是組織分化(分工化)和特化的過程,也就是說,在進化過程中,動物身體各部分的變化趨勢是 由「相同」到「不同」的。

也就是說,動物本來就是由一個積木(細胞),變成兩個積木,兩個積木變成四個積木這樣長出來的。積木都是一樣的,但是後來,有的積木變成了腿,有的變成了嘴,有得變成了肛門,它們再也不是一樣的積木了。

在三維空間中,有 前後,上下,左右,這三個空間坐標系,首先分化的是前後,因為這樣可以將口肛分離,將相關於「吃」的工作部分(包含外界信息處理),和「拉」的工作部分分化。而且這樣可以做一些低功能的定向運動。比如我們看到的 海星,水母,這些有了 前後分化(在視覺上更象上下分化)在另外兩個坐標上就形成了 輻射對稱的形態。

而上下分化呢?這和 陸地(含海底地面)上的地形互動有關,上下分化就是分開腹背,而腹這一面,就是和地面接觸的一面,為了「移動」這個功能,必然會進化出不同於背的結構,比如肢體,比如剛毛。這樣也就形成了 上下分化。

當上下和前後都分化形成,那麼保留著相同,也就是對稱的部分,就是左右了。


中胚層……


強答一下。外表對稱是因為骨骼對稱,骨骼不對稱肌肉的分布也不對稱,走路容易重心不穩。


是經過演化而來的,為了方便定向運動。但這不光是人類,事實上目前全世界的動物就分為三類:輻射對稱動物,兩側對稱動物,海綿。

典型的輻射對稱動物通常都是水生生物,不太需要迅速移動,它們能生存於生物鏈靠的是自帶致命武器,或者介於動植物之間的特殊形態能力。比如水母、珊瑚、海葵等,包含一萬多個具體物種。圖出自勃蘭登堡生物學家 Ernst Haeckel《自然界的藝術形態》一書 1904 年版。

人類是兩側對稱生物。兩側對稱能提供定向運動的功能,方便捕食也方便逃跑。在狹小而不宜居的陸地上,生物們多半都朝這個方向演化了,比例遠遠高于海洋生物。

比較厲害的還是海綿,因為根本不需要定向也不需要飄,就能一輩子瞎幾把長,愛朝什麼方向就什麼方向,成為動物界的一個異類。

我覺得在動物對稱這方面抬杠沒什麼意思。細節上肯定有不同的地方,你拿尺規鉛筆畫一個方塊兒,四個邊還能碳原子分布不一致呢,是不是說明世界上根本就沒有對稱的東西?最後再補一張圖,關於輻射對稱動物和兩側對稱生物的直觀描繪:


因為前後有運動來區分,上下有重力來區分,但左右卻沒多大區別


只想補充一點,如果你們發現自己的蛋蛋也有種大小相近對稱的美。

我提醒你一定要儘早去醫院。


先問是不是,再問為什麼


基因覺得,這樣比較省事


對稱的話,首先視覺信息能夠形成3D,完整呈現環境,然後聲音信息形成立體聲能夠形成對立體空間感知,對稱還能維持平衡增加機體靈活度,一切都是為了生存嘛


上帝比較懶吧


因為對稱是美學的一大體現。

所以不對稱的都沒有找到配偶,沒有傳承下來。


單從外形來說是機體運動的需要吧


這個要追溯到自然界中的一些法則,對稱的成雙的東西是趨近於最平衡的狀態。比如DNA的雙螺旋結構,太極等等。

還涉及到一個自然選擇的過程,可能人的歷史演變過程中也出現過有幾隻眼睛或者幾條腿的人,但他們會被認為是異類然後被自然或者人類本身淘汰。


因為外觀不對稱的要麼因身體缺陷被天敵幹掉了,要麼因審美劣勢找不到配偶基因湮滅了。


首先肯定是進化的結果,生物都是在不斷的優勝劣汰中進化而來,適者生存是自然界的不變法則。

那麼為什麼外觀會進化成這種相對對稱的形態呢?我認為這應該是兩種存在於我們星球的原力所造成的。一種是萬有引力,一種就是阻力。在自然界中只要形體達到一定程度並且可以自由運動的生物,基本都是左右相對對稱的。生物在行動中首先要克服的是重力問題,重力會均衡作用於物體,所以不管是兩條腿或四條腿,以及沒腿的生物,如果一邊不對稱那麼在行動中必然會嚴重影響行動力,無法保持相對直線運動。

同樣阻力的存在也會如重力一樣,影響生物的行動能力。 為了適應這種狀況,生物只能進行自我進化,在漫長的歲月中,只有左右對稱的物種才更有競爭力及適應性,得以生存下來。所以才讓我們如今看到的各種長得左右相對一樣生物,包括人類。(以上觀點純屬個人臆測,沒有任何相關文獻。)


這是一張照片

左:下翹的嘴角,瞪大的眼睛,稀疏的眉毛,,向著光。

右:上揚的嘴角,死魚般的眼睛,濃細的眉毛,背著暗。

還有一些細節就不說了。


謝邀~

這個問題很有意思,不過貌似更偏生物學的範疇?我對此不太了解,還是在題干加上【生物學】tag邀請對生物進化有研究的知友比較好喔(??ω??)?


一切生物體的常態都是左右對稱的,因為要平衡。左邊三條腿右邊一條那就沒法走路了。

人也不是絕對對稱的——自然界很少有絕對對稱的東西。比如,一般人兩邊的眉毛長的不一樣快,男性的右睾丸比左邊的稍大等等。

我的左手大拇指可以彎成這樣:

右手只能彎成這樣:

哈哈,以上。


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