Симметрия у человека кратко

Обновлено: 05.07.2024

Понятия симметрии и асимметрии альтернативны. Чем более симметричен организм, тем менее он асимметричен и наоборот. Строение тела многих многоклеточных организмов отражает определённые формы симметрии, радиальную или билатеральную. Небольшое количество организмов полностью асимметричны. При этом следует различать изменчивость формы (например у амёбы) от отсутствия симметрии. В природе и, в частности, в живой природе симметрия не абсолютна и всегда содержит некоторую степень асимметрии. Например, симметричные листья растений при сложении пополам в точности не совпадают.

Содержание

Элементы симметрии

Среди элементов симметрии различают следующие:

  • плоскость симметрии — плоскость, делящая объект на две равные (зеркально симметричные) половины;
  • ось симметрии — прямая линия, при повороте вокруг которой на некоторых угол, меньший 360 о , объект совпадает сам с собой;
  • центр симметрии — точка. делящая пополам все прямые линии, соединяющие подобные точки объекта.

Обычно через центр симметрии проходят оси симметрии, а через ось симметрии — плоскости симметрии. однако существуют тела и фигуры, у которых при наличии центра симметрии нет ни осей, ни плоскостей симметрии, а при наличии оси симметрии отсутствуют плоскости симметрии (см. ниже).

Кроме этих геометрических элементов симметрии, различают биологические:

  • антимеры — симметрично повторяющиеся вокруг главной оси монаксонно гетерополярных (см. ниже) форм участки тела [1] ;
  • радиус — плоскость симметрия антимера;
  • интеррадиус — плоскость, проходящая между соседними антимерами;
  • метамеры — повторяющиеся участки, расположенные вдоль продольной (обычно передне-задней) оси тела организма.

Типы симметрий

У биологических объектов встречаются следующие типы симметрии:

    — симметричность относительно вращений в трёхмерном пространстве на произвольные углы.
  • аксиальная симметрия (радиальная симметрия, симметрия вращения неопределённого порядка) — симметричность относительно поворотов на произвольный угол вокруг какой-либо оси.
    • симметрия вращения n-го порядка — симметричность относительно поворотов на угол 360°/n вокруг какой-либо оси.

    Классификация типов симметрии цветков растений

    • медиальная зигоморфия или билатеральная симметрия
    • трансверс (верх-низ) зигоморфия
    • диагональная зигоморфия
    • новая асимметрия
    • энантиоморфия
      • моно-энантиоморфия
      • ди-энантиоморфия

      Сферическая симметрия

      Радиальная симметрия

      Билатеральная симметрия

      Эволюция симметрии

      Признаки симметрии определяются внешней средой. Полностью изотропной экологической нише соответствует максимальная степень симметрии организмов. Первые организмы на Земле, плавающие в толще воды одноклеточные, возможно, имели максимально возможную симметрию — шаровую, они появились примерно 3.5 млрд лет назад.

      Эволюция симметрии у животных и протистов

      Асимметризация по передне-задней оси происходила при взаимодействии с пространственным полем, когда понадобилось быстрое движение (спастись от хищника, догнать жертву). В результате в передней части тела оказались главные рецепторы и мозг.

      Среди современных животных первично радиальной симметрией, по-видимому, обладают только губки и гребневики; хотя стрекающие и относятся к радиальносимметричным животным, симметрия у коралловых полипов обычно билатеральная. По современным молекулярным данным, симметрия у стрекающих, вероятно, исходно была билатеральной, а радиальная симметрия, свойственная медузозоям, вторична.

      В. Н. Беклемишев в своем классическом труде [3] дал подробный анализ элементов симметрии и подробную классификацию типов симметрии протистов. Среди форм тела, свойственной этим организмам, он различал следующие:

      • анаксонная — например, у амеб (полная асимметрия)
      • сферическая (шаровая симметрия, имеется центр симметрии, в котором пересекается бесконечное число осей симметрии бесконечно большого прядка) — например, у многих спор или цист
      • неопределенно полиаксонная (есть центр симметрии и конечное, но неопределённое число осей и плоскостей) — многие солнечники
      • правильная полиаксонная (строго определенное число осей симметрии определённого порядка) — многие радиолярии;
      • ставраксонная (монаксонная) гомополярная (есть одна ось симметрии с равноценными полюсами, то есть пересекаемая в центре плоскостью симметрии, в которой лежат не менее двух дополнительных осей симметрии) — некоторые радиолярии;
      • монаксонная гетерополярная (есть одна ось симметрии с двумя неравноценными полюсами, центр симметрии исчезает) — многие радиолярии и жгутиковые, раковинные корненожки, грегарины, примитивные инфузории;
      • билатеральная — дипломонады, бодониды, фораминиферы.

      Эти формы симметрии перечислены в том порядке, в котором Беклемишев выстроил их в морфологический ряд. Считая полностью асимметричную амёбу более примитивным существом, чем одноклеточные организмы с шаровой симметрией (радиолярии, вольвоксовые), он поместил её в начало ряда. Билатерально симметричные организмы конечным звеном этого морфологического ряда, который конечно. не является эволюционным (Беклемишев подчёркивает. что билатеральная симметрия может возникать независимо самыми разными путями).

      Другой морфологический ряд, рассмотренный в той же работе — ряд форм с вращательной симметрией (это такой тип симметрии, при которой имеется только ось симметрии и отсутствуют плоскости симметрии).

      Тело человека имеет квазисегментарное устройство в виде периартериальных органокомплексов, которые сливаются в разной степени, особенно на периферии, в результате их неравномерного роста в онтогенезе.


      1. Бючли О. Лекции по сравнительной анатомии / пер. с нем.яз. – Петроград: изд-во А.Ф.Девриена, 1917. – 502 с.

      3. Лебедкин С.И., Герке П.Я. Основы теоретической анатомии человека. – Рига: изд-во АН Латвийской ССР, 1963. – 356 с.

      4. Петренко В.М. Эмбриональные основы возникновения врожденной непроходимости двенадцатиперстной кишки человека. – СПб: СПбГМА, 2002. – 150 с.

      5. Петренко В.М. Структурные основы сегментарной организации лимфооттока из органов // Актуал.вопросы соврем.морфол-и и физиол-и. – СПб: изд-во ДЕАН, 2007. – С. 59-139.

      6. Петренко В.М. Сегментарная организация лимфатической системы и тела человека // Междунар. журнал приклад. и фунд. исслед-й. – 2012. – № 12. – С. 82.

      7. Петренко В.М. Устройство организма у человека и высших животных // Успехи соврем.естеств-я. – 2014. – № 2. – С. 32-35.

      9. Привес М.Г., Лысенков Н.К., Бушкович В.И. Анатомия человека. 12-е изд-е. – СПб: издат.дом СПбМАПО, 2004. – 720 с.

      10. Шмальгаузен И.И. Основы сравнительной анатомии позвоночных животных. – М.: гос.уч-пед.изд-во наркомпроса РСФСР, 1938. – 488 с.

      Сегментацией мы называем такую особенность строения организмов, при которой тело состоит из следующих друг за другом сходных элементов, расположенных по главной оси тела. У некоторых червей все тело снаружи разделено на ряд отдельных сегментов, причем в каждом из них содержится весь набор органов, характеризующих строение данного животного. Тело как бы состоит из ряда самостоятельных сходных организмов, соединенных в одно целое, как цепь состоит из своих звеньев. У многих животных сегментарное строение выражено ясно на их наружной поверхности. У позвоночных оно проявляется лишь в строении внутренних органов…

      Топологическая организация человека

      Устройство организма человека обычно представляется в виде вертикали: клетки (→ ткани) → органы (→ системы органов) → индивид, хотя и с разными вариациями [7]. Гораздо реже обсуждается взаимосвязь органов разных систем в топографо-анатомическом аспекте, например – сегментарном [8].

      Сегментарная организация представляется разновидностью дробления тела многоклеточного животного – разделения целого на сходные, взаимосвязанные части, выполняющие общую функцию. В результате появляются возможности более эффективной ее реализации и / или экономного использования маломощного источника энергии для выполнения работы – функционирования организма в условиях низких энергий и скоростей (в т.ч. малой интенсивности обмена веществ и циркуляции жидкостей), что целесообразно для осуществления ряда процессов жизнедеятельности (вегетативные функции) [5].

      Одним из проявлений квазисегментарного устройства человека, которое имеет важное практическое значение в современной медицине, представляется так называемая кожная сегментация (например, зоны Захарьина-Геда). Ее смысл заключается в возможности организма отвечать на внешние раздражения поверхности тела человека реакцией отдельных частей тела и образованием местных рефлексов. Первичные афференты взрослого организма распределены в определенном пространственном порядке как на периферии, так и в центральной области тела. Такая топологическая организация закладывается в эмбриогенезе, когда каждый сомит, в т.ч. дерматом, получает ветвь от ближайшего сегмента нервной трубки. Однако в ходе дальнейшего развития очертания многих дерматомов искажаются, главным образом, в результате вращения формирующихся верхних и нижних конечностей, а также благодаря вертикальной позе человека. Последовательность расположения дерматомов легко представить себе, если изобразить тело человека опирающимся на четыре конечности. Хотя дерматом получает наибольшее количество нервных волокон от ближайшего к нему сегмента спинного мозга, он снабжается нервами еще от нескольких соседних сегментов спинного мозга. Вот почему перерезка только одного заднего корешка не ведет к существенной потере чувствительности иннервируемого дерматома. Для его анестезии необходимо заблокировать несколько последовательных задних корешков спинного мозга [9, 11].

      Иначе говоря, каждый участок кожи человека имеет несколько источников иннервации (нервный центр → нерв → дерматом), основной и дополнительные, причем соседние дерматомы могут иметь и имеют общую (перекрестную) иннервацию. Причина – неравномерный рост тела человека и его частей. Таким же образом можно объяснить и морфогенез нервных сплетений. Лимфатическая система устроена так же: она разделена на топографо-анатомические сегменты, сливающиеся на периферии, в т.ч. – основные (генеральные, параартериальные – саттелитное лимфатическое русло) и дополнительные (вставочные, пери- и, особенно, абартериальные – аберрантные лимфатические сосуды) [8].

      Сегменты тела человека: определение и морфогенез

      Повторяемость органов, ведущая к метамерии, вполне сравнима с лучевым строением кишечнополостных с 2 плоскостями симметрии [1]. Черви первыми в эволюции приобрели метамерию – плоскую, продольно-осевую сегментарную организацию тела (цестоды → полихеты). У хордовых (ветвь олигохетов) она утрачивается в разной мере [10] и даже в эмбриогенезе не воспроизводится в полном объеме. Первые сосуды образуются в стенках желточного мешка на 2-й нед развития человека и сходятся радиально к телу эмбриона, где через неделю возникает новый центр их образования. В теле сосуды идут также радиально, особенно вены, которые конвергируют в сердце. Однако формирующееся тело зародыша сразу же подвергается продольному вытяжению вдоль хорды с удлинением дорсальной аорты и кардинальных вен. В результате происходит линейное развертывание кровеносной системы (? как архимедовой спирали – эвольвента круга): радиальные региональные сосуды отходят от продольных центральных сосудов последовательно. Тело эмбрионов 3-6 нед разделяется на цепь метамеров. На всю жизнь такое строение сохраняет только грудная клетка с межреберными мышцами, сосудами и нервами, им соответствуют грудные сегменты спинного мозга. Это часть сомы. А как быть с другими частями тела?

      С целью классификации лимфоузлов брюшной полости Б.В.Огнев выделил нервно-сосудистые фрагменты (лат. – обломок, отрывок) – группы внутренних органов, кровоснабжаемые одной ветвью аорты, ее сопровождают нервы, вены, лимфатические пути. Я [6] уточнил название таких образований, расширив их значение – дефинитивные корпоральные сегменты (ДКС). Они формируются на основе неравномерного роста тела и его частей. У эмбрионов 2-го мес аорта становится новым организатором сегментарного морфогенеза (рис. 1), т.к. она: 1) своими ветвями связана со всеми органами и обеспечивает их питание; 2) устойчива к давлению окружения, 2а) приобретая с ветвями адвентициальную оболочку, все более толстую и плотную. Обладая, кроме того, более высоким кровяным давлением, артерии доминируют во взаимодействиях с другими сосудами, детерминируя сегментарную организацию всего сосудистого русла: 1) их всегда сопровождают первичные вены с эндотелиальными стенками; 2) часть их выключается из кровотока в виде первичного лимфатического русла. По градиенту кровяного давления его корни отделяются от кровеносного русла. Лимфоток становится маятникообразным, чем обусловлены морфогенез множества клапанов и собственная полисегментарность путей лимфооттока из органов [5,8]. Нервно-сосудистые пучки ДКС вариабельны на протяжении так же, как обслуживаемые ими органы и области тела человека (рис. 2).

      Рис. 1. Принципиальная схема сегментации тела человека: Co – сердце; Ao – аорта с ее ветвями; V – главные (полые) вены с их притоками; L – лимфатические протоки с их притоками; MСB – микроциркуляторное русло; S, J – сегменты тела (органы и связанные с ними сосуды ~ периферические сегменты лимфатической и всей сердечно-сосудистой системы) и их слияние / сращение на периферии

      Рис. 2. Схема квазисегментарного устройства тела человека: S – корпоральные сегменты, сращенные в их основании (их слияние происходит на периферии, причем неравномерно); NVB – главный, продольно-осевой нервно-сосудистый пучок тела, его ветви направляются в корпоральные сегменты, где соединяются различным образом, но адекватно вариантам слияния сегментов

      Заключение

      На явление симметрии в живой природе обратили внимание в Древней Греции пифагорейцы, в связи с развитием ими учения о гармонии. В 19 веке появлялись отдельные работы, касающиеся этой темы. А в 1961 году, как результат многовековых исследований, посвященных поиску красоты и гармонии окружающей нас природы, появилась наука биосимметрика.

      симметрия растений

      У растений встречаются следующие виды симметрии:

      • сферическая — симметричность при вращении в трёхмерном пространстве на произвольные углы;
      • радиально-лучевая — симметричность при повороте вокруг какой-либо оси (много плоскостей симметрии, которые пересекаются в центре);
      • двусторонняя (билатеральная) симметрия — симметричность относительно плоскости;
      • трансляционная симметрия — симметричность при сдвиге в каком-либо направлении на некоторое расстояние.

      Самыми распространенными видами симметрии являются билатеральная и радиально-лучевая.


      Именно на билатеральную (зеркальную) симметрию листьев и радиальную симметрию цветов мы и обратили внимание осенью, играя в школьном саду. Эти два вида симметрии с необычным упорством повторяются вокруг нас.

      Особенности внешней формы часто находятся в прямой зависимости от особенностей внешнего воздействия. Господство симметрии в природе объясняется силой тяготения, действующей во всей Вселенной.

      Все то, что растет по вертикали, то есть вверх или вниз относительно земной поверхности, подчиняется радиально-лучевой симметрии в виде веера пересекающихся плоскостей симметрии.


      Все то, что растет горизонтально или наклонно по отношению к земной поверхности, подчиняется билатеральной симметрии (одна плоскость симметрии). В самом деле, цветочные чашечки, обращенные кверху (ромашка, подсолнечник), имеют, как мы уже знаем, целый веер пересекающихся плоскостей симметрии. В то же время листья и цветы, расположенные на стебле сбоку (душистый горошек, орхидея и др.), обладают только одной плоскостью симметрии.

      Симметрией обладают не только листья и цветы растений, но и их плоды и семена.





















      симметрия животных

      Симметрия в животном мире диктуется условиями жизни. Первые многоклеточные животные появились в воде.

      Они произошли от колониальных простейших – жгутиковых, похожих на вольвокс, и располагались в толще воды во взвешенном состоянии. Любое направление для них было равноценно. Поэтому первые многоклеточные имели форму шара.

      Такая форма идеальна для поддержания в наименьшем объёме наибольшего количества энергии. Они появились примерно 3,5 млрд. лет назад. Например, радиолярии. Животные, обладающие такой симметрией, существуют и в данное время, например, морские ежи.



      Те животные, которые способны были передвигаться в каком-то избранном направлении, приобрели двустороннюю симметрию тела. На её появление важное влияние оказало как направление силы тяжести, так и направление движения животного в погоне за пищей или спасаясь от опасности. Для двустороннесимметричных видов характерно наличие двух примерно одинаковых частей тела, что помогает им сохранять равновесие, прямолинейно передвигаться, быстрее находить пищу и т. д. Билатерально симметричные организмы господствуют последние 650–800 млн. лет.


      Это ракообразные, млекопитающие, птицы, насекомые. Билатеральная симметрия присуща большому количеству видов животных. Еж, сова, божья коровка, бабочка, рак, паук и другие животные обладают такой симметрией. Например, у бабочки симметрия проявляется с математической строгостью.

      Ученые размещают виды симметрии животных (шаровую, радиальную, билатеральную) в эволюционный ряд.


      Полностью асимметричная амёба считается более примитивным существом, чем одноклеточные организмы шаровой симметрии. Билатерально симметричные организмы считаются “венцом” эволюции.


















      Симметрия человека

      Тело человека, как и тела многих живых существ, обладает билатеральной симметрией, которая проявляется в дублировании жизненно важных органов (легкие, почки, конечности, глаза, слуховые анализаторы и др.).


      Но симметрия выражена не с абсолютной точностью, при этом степень отклонения от симметрии может демонстрировать уровень адаптированности к конкретным видам деятельности.

      Внешне человек построен симметрично: левой руке всегда соответствует правая, и обе руки совершенно одинаковы!


      НО! Если бы наши руки и в самом деле были совершенно одинаковы, то левая перчатка подходила бы и к правой руке, но на самом деле это не так. Каждому известно, что сходство между нашими руками, ушами, глазами и другими частями тела такое же, как между предметом и его отражением в зеркале.

      Многие художники обращали пристальное внимание на симметрию и пропорции человеческого тела и старались подчеркнуть это в своих произведениях.


      Известны каноны пропорций, составленные Альбрехтом Дюрером и Леонардо да Винчи. Согласно этим канонам, человеческое тело не только симметрично, но и пропорционально. Леонардо открыл, что тело вписывается в круг и в квадрат. Дюрер занимался поисками единой меры, которая находилась бы в определенном соотношении с длиной туловища или ноги (такой мерой он считал длину руки до локтя).

      Физическая симметрия тела и мозга не означает, что правая сторона и левая равноценны во всех отношениях. Достаточно обратить внимание на действия наших рук, чтобы увидеть начальные признаки функциональной асимметрии. Лишь немногие люди одинаково владеют обеими руками, большинство же имеет ведущую руку, чаще всего правую.

      Но, во всяком случае, внешне все люди симметричны. Известно, что люди считают лица, обладающие симметрией, более красивыми. И фигура человека считается красивой, если она соответствует законам симметрии и пропорциональна. Напротив, если симметрия тела нарушается, это не только внешне выглядит некрасиво, но и может стать причиной заболевания. Например, сколиоз (искривление позвоночника) – нарушение осанки может стать причиной заболеваний внутренних органов.

      И в одежде человек тоже, как правило, старается поддерживать впечатление симметричности: правый рукав соответствует левому, правая штанина — левой. Пуговицы на куртке и на рубашке сидят ровно посередине, а если и отступают от нее, то на симметричные расстояния.


      Но полная безукоризненная симметрия выглядела бы нестерпимо скучно. Именно небольшие отклонения от неё и придают характерные, индивидуальные черты. На фоне общей симметрии в мелких деталях мы умышленно допускаем асимметрию, например, расчесывая волосы на косой пробор — слева или справа или делая асимметричную стрижку.

      Или, скажем, помещая на костюме асимметричный кармашек на груди. Лишь на одной стороне груди носятся ордена и значки (чаще на левой).

      Порой человек старается подчеркнуть, усилить различие между левым и правым. В средние века мужчины одно время щеголяли в панталонах со штанинами разных цветов (например, одной красной, а другой черной или полосатой). В не столь отдалённые дни были популярны джинсы с яркими заплатами или цветными разводами. Но подобная мода всегда недолговечна. Лишь небольшие, тактичные отклонения от симметрии остаются на долгие времена.

      Симметрия тела – индикатор здоровья и красоты. Как ее добиться?

      В разные эпохи понятие красоты человеческого тела было разным. В наше время иногда можно услышать разговор о том, что физическая красота – не главное, в приоритете должна быть красота внутренняя. Но почему мы все время стремимся сделать наше тело привлекательнее, почему хотим стать симметричнее где-то на подсознательном уровне? Чтобы ответить на эти вопросы, воспользуемся знаниями древних и последними разработками ученых, которые дадут полное представление о том, насколько мы правильно движемся в нашем стремлении к гармоничному, пропорционально сложенному телу.

      Симметрия с точки зрения безупречности тела


      Во всемирной сети можно увидеть фотографии мировых звезд, у которых лицо разделено как бы на две части, совмещенные между собой. Интернет-шутники хотят этим доказать, что симметрия безобразна и нелепа. Но если мы приглядимся повнимательнее к оригинальным фото, то выясним, что половинки одного лица совсем не симметричны. Настоящая симметрия лица очень редка и всегда притягательна!

      Ученые провели специальные исследования на эту тему и подтвердили, что симметричное лицо и гармонично развитое тело всегда высоко оценивается людьми. Даже обычные, но пропорциональные вещи вызывают у нас восторг. Достаточно вспомнить школу Пифагора и концепцию Эйнштейна. Они подчеркивали, что красота и элегантность присущи тем теориям и предметам, которые основаны на симметрии и расположены в соответствии с золотым сечением.

      Родственность красоты и симметрии


      Поражает и то, что все индуистские, египетские и греческие храмы, а также некоторые европейские, построенные еще в средневековье, выполнены в строгом соответствии с идеальными пропорциями тела человека. Это говорит о том, что в древности люди относили человеческое тело к чему-то совершенному, считая, что в нем заключено устройство Вселенной, а в храме человек может полностью преобразиться, приблизиться к вселенскому эталону.

      Сегодня знаменитая работа да-Винчи находит подтверждение в исследованиях современных ученых, которые соглашаются, что существует взаимосвязь между уровнем симметрии тела и красотой. Так, было даже зафиксировано, что маленькие дети дольше задерживают взгляд на симметрично сложенных людей. Но чем же нас так завораживает телесная симметрия? Что в ней такого?

      Зов ДНК

      Ответы находятся на самой поверхности. Еще Чарльз Дарвин определил понятие естественного отбора как основного эволюционного процесса. И, действительно, в нем есть рациональное зерно: наши предки в древности тоже заботились о рождении здорового потомства и хотели, чтобы детям передавались лучшие гены. Инстинктивно, при выборе спутника жизни они смотрели на симметрию его тела, как показатель хорошего здоровья, лучшей выживаемости и приспосабливаемости. Поэтому наши ученые деятели и сделали вывод, что люди с симметричным телом гораздо сильнее в физическом и психологическом плане, наделены хорошим здоровьем, более активны и сексуально привлекательны. Бессознательно мы стремимся выбрать себе пару из числа симметричных людей, так как их красота ассоциируется со здоровьем и генетическим качеством.


      Как стать симметричнее?

      Читайте также: