معلومة

لماذا معظم الحياة متناظرة خارجيًا وليس داخليًا؟


إن الثدييات ، والزواحف ، والعناكب ، والحشرات ، إلخ ، كلها على حد علمي متناظرة في المظهر.

خذ إنسانًا على سبيل المثال ، ارسم خطًا من أعلى رأسنا إلى أسفل المنتصف. ومع ذلك ، داخليا ليس هو نفسه. أعضائنا ازالة لا يتم وضع الكلى والرئتين والأعضاء التناسلية وما إلى ذلك بشكل متماثل في أجسامنا.

  • لماذا ليس لدينا عدد زوجي لكل عضو بحيث يمكن وضعه بشكل متماثل؟
  • إذا كان لدينا عضو واحد ، فلماذا لا يتم وضعه في الوسط مثل الدماغ أو المثانة على سبيل المثال؟
  • هل هناك ميزة تطورية أدت إلى هذا الإعداد؟

أولاً ، أعتقد أنه من المفيد التفكير في "لماذا يكون التناظر الداخلي مفيدًا؟" البساطة التنموية تقفز إلى الذهن على الفور. يمكنك أيضًا التفكير في العلاقة بالأعضاء الخارجية ؛ تصطف المعدة والمريء مع الفم وهو متماثل حول المستوى السهمي. أو ربما التوازن ؛ الرئتان عبارة عن أعضاء كبيرة وإذا تم وضعها جانباً فمن المحتمل أن تسبب مشاكل في القاطرة. (ربما يكون هذا موضوعًا مثيرًا للاهتمام بالنسبة لسؤال آخر.)

ومع ذلك ، أشعر ، في جوهرها ، أن الميزة التطورية التي أدت إلى عدم وجود تناظر داخلي في كل مكان هي فضاء. ببساطة ، هناك مساحة كبيرة داخل الكائن الحي وكل القليل مهم. وبالتالي ، إذا لم تكن هناك حاجة لعضو معين لكي ينعكس على مستوى مستوٍ ، فهناك يكون فائدة في وضع مكان آخر: استخدام الفضاء.

أعتقد أن أحد الأمثلة الرائعة على ذلك هو الجهاز الهضمي البشري. العامل الرئيسي في شكل الأمعاء هو الاستفادة من المساحة ، والتي تؤثر بشكل مباشر على النقطة التي تتصل فيها بالمعدة ، مما يساهم في حد ذاته في الشكل غير المتماثل للمعدة. يمكن للمرء أن يتصور تكوينات أخرى ، بالتأكيد ، والطبيعة لديها. ومع ذلك ، يعمل هذا التكوين جيدًا ويبدو أن الاستخدام غير العادي للمساحة المحدودة يفوق جميع مزايا التناظر.

للرد مباشرة على أسئلتك أعلاه:

  • سؤال: لماذا ليس لدينا عدد زوجي لكل عضو بحيث يمكن وضعه بشكل متماثل؟ إجابة: يعالج كل جهاز (أو يعالج) حاجة الكائن الحي. إن معالجة هذه الحاجة من خلال عمل أعضاء متعددة في تناغم له فوائد وعواقب ، كما هو الحال مع تلبية الحاجة بجهاز واحد فقط. هذه الفوائد والنتائج متوازنة طوال تطور الكائن الحي.

  • سؤال: إذا كان لدينا عضو واحد ، فلماذا لا يتم وضعه في الوسط مثل الدماغ أو المثانة على سبيل المثال؟ إجابة: انا اشعر فضاء. مرة أخرى ، هناك فوائد للتماثل ولكن هناك العديد من العوامل الأخرى التي تلعب دورًا. يبدو أن بعضها أكثر أهمية من التناظر في بعض الأحيان.

  • سؤال: هل هناك ميزة تطورية أدت إلى هذا الإعداد؟ إجابة: آمل أن يكون هذا قد تم تناوله - لا أدعي أنني قد "أجبت" على أي شيء ، هذا سؤال للمناقشة.

وقود آخر للمناقشة:

أثناء التفكير في هذا السؤال ، وجدت نفسي قادرًا على تبرير سبب عدم ضرورة التناظر الداخلي. ومع ذلك ، سأكون مهتمًا برؤية الآراء حول سبب انتشار التناظر الخارجي.


بناءً على الإجابة التي قدمها شون كونولي أعلاه ، سيكون من السهل جدًا تخيل سيناريوهات تطورية حيث من المرجح أن تتطور الأعضاء بشكل غير متماثل أكثر من تناسقها.

على سبيل المثال ، تخيل كائنًا يحتوي على جهاز هضمي بسيط يتكون فقط من أمعاء واحدة غير متمايزة تمتد مباشرة من الفم إلى فتحة الشرج في خط مستقيم ، كما هو الحال في الحلقات البدائية. لنفترض أن هناك أيضًا إنزيمًا واحدًا موجودًا لتفكيك جزيئات الطعام ، وهذا موجود في جميع أنحاء الأمعاء.

الآن ، ربما لأسباب تتعلق بالفضاء ، أو لأسباب لا علاقة لها تمامًا بالأعضاء الداخلية ، تصبح الأمعاء نفسها غير متماثلة. قد يكون هذا بسبب الحاجة إلى أمعاء أطول لتذوب وتتناول المزيد من الطعام ، لكن الكائن الحي لا يمكن أن يصبح أطول (على سبيل المثال ، قد يعيش في الشعاب المرجانية الميتة ، ولا يمكن للكائن الحي نفسه التحكم في حجم التجاويف. ، لذلك هناك قيود خارجية على المدة التي يمكن أن يصبح فيها الكائن الحي). تتمثل إحدى طرق حل هذه المشكلة في ثني الأمعاء ، مما يجعلها غير متماثلة.

الآن ، نظرًا لأن جزيئات الطعام التي تدخل الفم تتعرض للإنزيم الفردي في جميع أنحاء الأمعاء ، فإن سائل الأمعاء سيكون أقل تغذية وأقل كلما كان الجزء الخلفي منه يمتد على طول القناة الهضمية. من المحتمل أن تصبح الأجزاء الأمامية أكثر من الأمعاء متخصصة في تكسير وامتصاص أنواع أكثر تكرارا من الطعام ، بينما ستصبح الأجزاء الخلفية أكثر تخصصًا في الأطعمة الأقل شيوعًا. قد يؤدي هذا إلى تمايز الأعضاء الإفرازية على طول الأمعاء ، وإذا كان هذا منحنيًا بالفعل بسبب ضغوط الاختيار الخارجية ، فليس من المستحيل أن يتطور عضو إفرازي معين بشكل غير متماثل لمجرد أن الأمعاء في النقطة التي يفرز فيها الإنزيمات بواسطة هذا العضو يجب استخدامها ليس بالقرب من خط منتصف الجسم.

على سبيل المثال ، إذا احتجنا إلى امتصاص المادة X من طعامنا ، لكن المادة X أصبحت وفيرة فقط في سائل الأمعاء على مسافة من الفم تتوافق مع المكان الذي توجد فيه أمعائنا على الجانب الأيسر من الجسم ، فهي كذلك ليس من غير المعقول أن يتطور تطور هذا العضو المفرز على الجانب الأيسر من الجسم. يمكن أن يكون هذا بعد ذلك معززًا ذاتيًا ، لأن الوصول الأكثر سهولة إلى المادة X قد يعني أن هذه المادة تصبح أكثر أهمية بالنسبة لنا ، وقد يصبح العضو الإفرازي أكبر وأكثر سيطرة ، وفي النهاية لدينا عضو كبير موجود فقط في الجانب الأيسر من الجسم ، دون أن يكون موجودًا في شكل متماثل.

هذا ، بالطبع ، تخمين محض ، ولا أعرف أي مثال على ذلك ، لكنه مثال لا يتعارض مع التطور بشكل عام ، ويمكن بالتأكيد أن يكون معقولًا. يمكن أن يحدث نفس الشيء إذا حدث تمايز بين أعضاء إفراز الإنزيم في أمعاء متناظرة ، والتي تصبح لاحقًا غير متكافئة وينتقل العضو الإفرازي بالكامل إلى جانب واحد. الاحتفاظ بزوج متماثل من الأعضاء الإفرازية على كل جانب من الجسم ، ولكن عمل الإنزيمات على الطعام فقط بشكل غير متماثل يعني أن أحد الأعضاء الإفرازية لديه قناة طويلة جدًا والآخر لديه قناة قصيرة جدًا. من المعقول أن نفترض أنه بمرور الوقت التطوري ، سيصبح الشخص ذو القناة الطويلة أقل أهمية وقد يختفي.

يمكن تطبيق منطق مماثل على نظام الدورة الدموية وأي أعضاء ذات صلة بذلك.


هناك العديد من الأمثلة على عدم التناسق الخارجي في جميع أنحاء المملكة الحيوانية. العديد من عشاري الأرجل ، على سبيل المثال ، لديها مخالب غير متناظرة تستخدم لأغراض مختلفة (التغذية في الكركند ، على سبيل المثال). عدة أجناس من قمل الطيور (على سبيل المثال Struthiolipeurus ، Bizarrifrons) لها رؤوس غير متناظرة ، والتي من المحتمل أن يكون لها علاقة بكيفية ارتباطها بريش مضيفها. أعتقد أن العديد من مجموعات اللافقاريات اللاطئة لديها فتحات شرجية مزاحة إلى جانب واحد ، ولكن قد يكون سبب ذلك عدم التناسق الداخلي أو لأنه أقل كفاءة في وضع فتحة الشرج بحيث يتم ترشيح البراز في فمك مرة أخرى.


أنت تغير شيئًا واحدًا وعليك تغيير كل شيء آخر للتعويض.

دعونا نلقي نظرة على الأعضاء غير المتماثلة في رباعيات الأرجل ، والقلب والجهاز الهضمي ، وكل شيء آخر متماثل. لاحظ أن هذه متماثلة في الفقاريات القاعدية مثل الأسماك.

يبدأ القلب بشكل متماثل في الفقاريات ولكنه يتغير عندما تطور الحيوانات أنظمة دوران مستقلة ، أي تدفق الدم إلى الرئتين الذي يتم فصله عن التدفق إلى الجسم ، مما يسمح بضغط الدم التفاضلي. التي تطورت من خلال وجود جانب واحد من القلب يمد الرئتين والآخر يمد الجسم ، نظرًا لأن لديهم ضغط دم مختلف تمامًا ، فمن المنطقي أن يكون ضغط الدم مختلفًا أيضًا. هذا التغيير في الشكل يفرض بعض التباين في الرئتين التي يجب أن تشترك في المساحة مع القلب.

الجهاز الهضمي أسهل ، مرة أخرى يبدأ كأنبوب مستقيم ، ولكن يحدث تغييران رئيسيان. أولاً ، يسمح لك المسار الهضمي الأطول باستخراج المزيد من العناصر الغذائية ، وجعل الإنسان (أو أي حيوان تقريبًا) طويلًا بما يكفي ليحافظ على مسار هضمي مستقيم بنفس الطول سيكون هدرًا بشكل لا يصدق. بالنسبة للقياس ، يبلغ طول الجهاز الهضمي البشري حوالي 10 أمتار.

التغيير الآخر هو تطور المعدة (التي لا تمتلكها جميع الفقاريات). يعد وجود جزء من الجهاز الهضمي مخصص للتخزين والنقع مفيدًا من خلال السماح للحيوانات بتناول كميات أكبر عندما تسمح المواقف دون الحاجة إلى تسريعها عبر الجهاز الهضمي وفقدان معظم الفوائد. ومرة أخرى ، فإن الطريقة الوحيدة الجيدة لتكبير جزء من الأنبوب المستقيم دون إطالة الجسم هي جعله يستدير ويتعادل ، وهذا يفرض على العديد من الأعضاء الأخرى الخروج من مكانها (الكبد والطحال) التي تلتصق بطول الجهاز الهضمي. لاحظ في العديد من الأسماك أن هذا كله لا يزال متماثلًا ، ولكن هذا يتغير عندما تتطور بعيدًا عن مقطع عرضي رفيع طويل إلى مقطع عرضي أكثر تقريبًا والذي يُفضل في المياه الضحلة وفي النهاية الحياة على الأرض. بمجرد حدوث ذلك ، لا يمكنك ببساطة تكديس كل شيء على طول خط الوسط دون إضاعة الكثير من المساحة.

يمكنك أن ترى كيف يمكن أن تتطور التغييرات في المسار الهضمي في العديد من السلالات المختلفة التي تغير شكل الجسم مثل السرطانات أو الرخويات. وهي المجموعات الأخرى ذات الأعضاء الداخلية غير المتماثلة. لاحظ أن هاتين المجموعتين الأخريين غالبًا ما تكونان غير متماثلتين خارجيًا أيضًا. القواقع على وجه الخصوص لأنها غيرت قوقعة طويلة مستقيمة إلى غلاف ملفوف مضغوط ، مما يفرض عدم تناسق في العديد من الأنظمة.


أود أن أضيف إجابة هنا لشرح كيف يمكن أن يكون عدم التناسق الداخلي للأعضاء الحيوانية متسقًا مع تناسقها الخارجي. ها هي حجتي:

1) في حالة الفقاريات ، يتم حماية الأعضاء الداخلية المهمة بواسطة الهيكل العظمي للحيوان.

2) الأعضاء الداخلية هي مادة ناعمة ، وبالتالي فإن فيزياءها مختلفة تمامًا عن الطريقة التي ستتصرف بها إذا كانت أجسامًا صلبة تقريبًا.

3) عدم التناسق الداخلي ليس مشكلة كبيرة لأن التوزيع الشامل متماثل تقريبًا بالمعنى الثنائي.

لجعل هذا ملموسًا أعني:

أ) إذا حاولت تقطيع حيوان فقاري إلى المنتصف ، فستلاحظ أن الجانبين الأيسر والأيمن للفقاريات لهما نفس الوزن تقريبًا

ب) الجانبين الأيسر والأيمن من رأس الفقاريات لهما نفس الوزن تقريبًا ... إلخ.


تخيل أن الأمعاء عبارة عن أنبوب طويل ومتناسق ومرن يبلغ طوله حوالي 20 قدمًا. تخيل الآن كيف سيبدو الأنبوب إذا تم تعبئته في دلو سعة 5 جالون. سيكون من المستحيل حرفياً ، رياضياً ، تجميعها بشكل متماثل. في الفيزياء نسمي ذلك "التناظر المكسور تلقائيًا". قد يتطلب الأمر الكثير من التعليمات الجينية لتعبئة الأمعاء الطويلة في حجم صغير حتى بشكل متماثل تقريبًا. بالطبع هذا لا يفسر كل التباين الذي تتساءل عنه ، لكنه يفسر بعضًا منه.


شاهد الفيديو: المستقيمان والقاطع رياضيات. اول ثانوي (كانون الثاني 2022).