Radiale symmetrie - de definitieve gids | Biologie woordenboek (2023)

Definitie

Radiale symmetrie beschrijft levende en niet-levende vormen; deze vormen kunnen gelijkelijk worden verdeeld in drie of meer secties die, wanneer ze door een rotatiecentrum met meer dan 0 ° en minder dan 360 ° worden geroteerd, qua oriëntatie en vorm exact bij elkaar passen. Radiale symmetrie heeft geen betrekking op spiegelbeelden, maar op bijna perfecte overeenkomsten, bijvoorbeeld de vijf op gelijke afstanden liggende armen van een zeester die om het centrale lichaam cirkelen en dezelfde grootte en vorm hebben.

Wat is radiale symmetrie?

De definitie van radiale symmetrie bij dieren, planten en andere organismen betreft een volledige of gedeeltelijke vorm die het resultaat is van een reeks anatomische secties die zich op meerdere vlakken herhalen. Door elke sectie om een ​​rotatieas te draaien, roteren ze boven 0° en onder 360° om bijna exact overeen te komen met de volgende sectie. Bovendien moet de omgeving rond elke herhaalde sectie hetzelfde zijn.

Tentakels en bloembladformaties zijn veelvoorkomende voorbeelden van radiale symmetrie, en het aantal herhalingen van dezelfde anatomische structuur binnen een bewegingsbereik van 360° geeft elk organisme, plant of zelfs moleculaire structuur een naam die ons vertelt hoeveel herhalingen er zijn. Het woord actinomorf verwijst specifiek naar radiale symmetrie - je hebt misschien wel eens gehoord van actinomorfe bloemen. Actino is Grieks voor straal; denk aan de zonnestralen die uit de kern komen als de spaken van een fietswiel. Morfisch verwijst naar vorm. Het woord vertelt ons dat iets een radiale vorm heeft, waarbij elke sectie tussen de spaken of stralen een bijna exacte kopie vertegenwoordigt van de andere secties.

Een trimeer organisme bestaat uit drie herhaalde anatomische structuren, een tetrameer organisme verwijst naar vier herhaalde structuren, pentamerisch tot vijf, hexamerisch tot zes, heptameric tot zeven en octamerisch tot acht. Organismen met een van deze structuren of hoger vallen onder de groepsterm multimere organismen. Ze zijn allemaal samengesteld uit op gelijke afstand staande en zich herhalende vormen. Radiale symmetrie kan ook overeenkomen met een deel van een object. De bloembladschikking van een bloem kan multimeer zijn, terwijl de bladeren en wortels dat niet zijn. Als je horizontaal door een appel snijdt, zie je een voorbeeld van intern pentamerisme in de stervormige dwarsdoorsnede van het klokhuis. De darmen vertonen radiale symmetrie, evenals de spierlagen van bloedvaten. Een molaar vertoont van bovenaf gezien radiale symmetrie.

Op het gebied van biologie is radiale symmetrie bijna altijd bij benadering. Als je twee tentakels op hetzelfde dier vergelijkt, zullen ze niet precies dezelfde vorm hebben. Als je naar de opengesneden appel kijkt, heeft niet elke zaaddoos dezelfde vorm. In tegenstelling tot architectuur en door de mens gemaakte voorwerpen hoeft de natuur niet exact te zijn.

Radiale of rotatiesymmetrie kan het beste visueel worden uitgelegd. Als je de steel negeert en een klavertje drie plat op tafel legt – of er een tekent – ​​met één blad bovenaan en de twee andere blaadjes iets naar beneden wijzend, hoeveel lijnen kun je er dan doorheen trekken om een ​​bijna exacte kopiëren? Eerst kunnen we een rechte, verticale lijn trekken door het midden van het bovenste blad. Het resultaat is twee secties, beide met de helft van het bovenblad en één onderblad. Het enige wat we hebben gedaan is echter een voorbeeld van bilaterale symmetrie produceren (linksonder).

De meeste organismen zijn bilateraal symmetrisch, wij ook. Als je een lijn door het midden van ons lichaam trekt, hebben beide helften een arm en een been. Deze vakken passen echter alleen bij elkaar als er een is omgevouwen. Met andere woorden, deze helften zijn spiegelbeelden.

Rotatiesymmetrie houdt zich niet bezig met spiegelbeelden, maar hangt af van graden van rotatie waarbij de verschillende gelijke secties roteren om exact met elkaar overeen te komen. Alleen door de linkerkant van het lichaam een ​​volledige cirkel – 360° – te draaien, komt de omtrek overeen. En aangezien het de volledige cirkel heeft afgelegd, is het niet de match van een andere sectie, maar is het gewoon teruggekeerd naar zijn oorspronkelijke positie. Dit is geen rotatiesymmetrie.

Als we teruggaan naar ons voorbeeld van een klavertje drie (afbeelding rechts), kunnen we nog twee lijnen tekenen: een diagonale lijn die door het midden van het blad linksonder gaat en een andere lijn door het blad rechtsonder . We hebben de drie blaadjes nu verdeeld in zes vakken, die elk een half blad bevatten. Waar een enkel blad in tweeën is gedeeld, is er een probleem. Ze zijn spiegelbeelden van elkaar en als ze 60° worden gedraaid, hebben ze niet dezelfde oriëntatie. Een enkel blad is dus bilateraal symmetrisch. Maar de bladgroep heeft meer dan één as, en hier komt het rotatiedeel van rotatiesymmetrie om de hoek kijken.

Draai in gedachten of met behulp van de bovenstaande afbeelding een half blad, een set van twee halve bladeren of drie halve bladeren totdat het precies overeenkomt met de positie en vorm van het volgende halve blad. U moet ze 120° draaien. De rode pijl in de afbeelding van het voorbeeld van de radiale symmetrie van het klavertje drie toont de mate van rotatie. Een volledige cirkel is 360 ° en een derde hiervan is 120 ° - dit betekent dat het klavertje drie een rotatie van de orde drie of een drievoudige rotatie heeft, of trimeer / trimeer is.

Laten we nu hetzelfde doen met een klavertje vier - een tekening is nodig vanwege hun zeldzaamheid en negeer de stengel. Twee vlakken zijn al op natuurlijke wijze ingevuld: de lijnen van de centrale bladnerven die een diagonaal kruis vormen. We kunnen twee rechte lijnen toevoegen die tussen aangrenzende bladeren lopen.

Met vier vlakken – de natuurlijke X en het getekende of ingebeelde kruis – kan elke sectie van 45° 90° worden gedraaid en exact overeenkomen met de vorm van de bestemmingssector. Een volledige cirkel van 360 ° is samengesteld uit vier hoeken van 90 °, dus het klavertje vier heeft orde vier rotatie of viervoudige rotatie; het is tertrameer/tertrameer. De rode pijl geeft aan hoeveel graden de bladhelft moet draaien om exact overeen te komen met de volgende: twee keer 45°.

Radiale symmetrie in de natuur

In de natuur is radiale symmetrie overvloedig aanwezig - hoewel het lang niet zo gewoon is als bilaterale symmetrie. De meest zichtbare voorbeelden van radiale symmetrie in de natuur zijn actinomorfe bloemen. De vorm van een bloem is helemaal niet willekeurig. Hoewel kleur en geur andere aantrekkingsmiddelen kunnen bieden, geeft actinomorfisme een bloem de grootste kans op bestuiving door meerdere soorten. Als we denken aan bloemen die slechts één type bestuiver aantrekken, zoals de bijenorchidee, vertonen ze eerder bilaterale symmetrie (zygomorfisme). De bijenorchidee bootst de vorm van een vrouwelijke bij na en moedigt zo mannetjes van die soort aan om ermee te paren en zo de bloem te bestuiven. Bijen zijn ook de belangrijkste bestuivers van monnikskap ofMonnikskapbloemen. Deze bloemen zijn ook zygomorf.

Radiale symmetrie betekent dat meer soorten insecten op de bloem kunnen landen, de nectar kunnen drinken en ongewild stuifmeel naar andere bloemen van dezelfde soort kunnen transporteren. De vorm van een meervoudige vorm wordt herkend als voedselbron. Samen met kleur, bloeitijd en geur is de vorm van de bloem een ​​overlevingsmechanisme dat de kans op voortplanting vergroot.

Als een bloem eenmaal is bestoven, kan de plant zaden produceren. Sommige van deze zaden zitten in peulen, andere in fruit. Snijd door het midden van de meeste vruchten en je zult enkele mooie voorbeelden van radiale symmetrie zien. Bijvoorbeeld de partjes van een sinaasappel, de zaadverdeling van een kiwi en de vijfpuntige ster van het klokhuis.

Radiale symmetrie, of in ieder geval bij benadering radiale symmetrie, verhoogt de sterkte van spinnenwebben en verdeelt de kracht van de botsing gelijkmatig wanneer een groot insect vast komt te zitten. Met behulp van radiale draden en spiraalvormige draden zien deze meervoudige structuren er zeker uit als levensvatbare voorbeelden van rotatiesymmetrie.

Kleine ijskristallenin de vorm van sneeuwvlokken tonen spectaculaire radiale symmetrie. In China, in 135 voor Christus, schreef Han Yin zijn observaties op. Hij meldde dat de bloemen van planten meestal vijfpuntig zijn en 'sneeuwbloemen' zespuntig. Toen Wilson Bentley in 1885 de eerste foto's van sneeuwvlokken maakte - 5.000 - vertelde hij ons wat nu als feit wordt aanvaard, dat geen twee sneeuwvlokken hetzelfde zijn.

Organismen met radiale symmetrie

Aradiaal symmetrisch organismeheeft een boven- en onderkant die respectievelijk de orale en aborale zijde worden genoemd en niet de kop of achterkant. Het is onmogelijk om een ​​linker- of rechterkant te onderscheiden.

Heeft een octopus radiale symmetrie? Alleen als hij plat op een stuk glas zit en je zijn kop niet kunt zien. Als dat zo is, stralen de acht zuigende tentakels uit vanuit een centraal punt. De nogal scheve kop betekent dat zelfs als je neerkijkt op een octopus, je geen enkel teken van radiale symmetrie zult zien, hoewel veel cartoon-octopussen dit feit negeren.

De meeste organismen die radiale symmetrie vertonen, zijn te vinden in de oceaan. Zoals al aan het begin van dit artikel is vermeld, is een van de criteria voor radiale symmetrie dat elke herhaalde sectie wordt blootgesteld aan dezelfde omgeving.

Zee- en zoetwaterorganismen met radiale symmetrie bewegen zelden met hoge snelheid. Sommige kleven aan rotsen en gebruiken radiaal symmetrische filamentkoppen om micro-organismen of kleine vissen te vangen. Sommigen gebruiken radiale tentakels om langs de oceaanbodem te kruipen of langs de stroming te drijven. Maar de omgeving die elke herhaalde vorm omringt, is dezelfde: water.

Organismen met radiale symmetrie zijn meestal heel eenvoudig. De primaire phyla en klassen zijn:

• Phylum Cnidaria: Hydrozoa, Scyphozoa, Cubozoa en Anthozoa
• Stam Myxozoa: Myxosporea
• Stam Ctenophora: Tetaculata en Nuda

Voorbeelden van dieren met radiale symmetrie zijn meestal leden van deze phyla. Cnidaria is een groep zee- en zoetwaterorganismen die de vorm aannemen van een stationaire poliep of de bewegende vorm van een medusa. Poliepen in de groep Anthozoa omvatten zeeanemonen en koralen. Hydrozoa, Scyphozoa en Cubozoa zijn medusa in vorm en omvatten alle vormen van kwallen. De levenscyclus van Cnidaria is vaak een mix van larve en/of poliep of medusa. Een kwallenlarve nestelt zich bijvoorbeeld op een veilige plek en wordt een bilateraal symmetrische poliep. Als ze volwassen zijn, ontluikt de poliep tot meerdere jonge medusae of kwallen met radiale symmetrie.

Phylum Myxozoa zou anatomisch gezien deel moeten uitmaken van phylum Cnidaria maar deze parasieten krijgen vaak een eigen categorie. Deze extreem kleine, radiaal symmetrische organismen kunnen niet overleven zonder twee aquatische gastheren, waarvan er bijna altijd een vis is.

Phylum Ctenophora of kamgelei hebben kleverige cellen op hun tentakels om hun prooi te vangen. Ze zijn eigenlijk biradiaal van vorm en hun symmetrie is driedimensionaal en een mix van radiale en bilaterale symmetrie.

Net als bij kwallen kunnen dieren verschillende lichaamssymmetrie ontwikkelen, afhankelijk van hun levenscyclus. De zanddollar begint bijvoorbeeld zijn leven als een bilateraal symmetrische nimf en vertoont rotatiesymmetrie als volwassene (zie hieronder). Als radiaal-symmetrische organismen het leven begonnen in een bilateraal-symmetrische vorm, zouden ze secundaire radiale symmetrie vertonen.

Het is niet alleen de vorm van een organisme of plant die radiale symmetrie heeft, maar ook bepaalde interne structuren. Deze omvatten buisjes en ogen. Als je naar een dwarsdoorsnede van de menselijke darm kijkt, is deze radiaal symmetrisch; een cirkel is in wiskundige termen radiale symmetrie-perfectie - het maakt niet uit hoe vaak je het vanuit het midden naar buiten verdeelt (behalve bij gebruik van een enkele lijn), elke sectie zal exact dezelfde vorm hebben. Als je ooit een mandala hebt bekeken of ingekleurd, is het je opgevallen hoe hetzelfde patroon zich binnen de cirkel herhaalt. Het menselijk brein en de hersenen van veel dieren zijn bedraad om symmetrie te waarderen. In feite detecteren onze ogen 5-voudige radiale symmetrie (en hoger) met een grotere snelheid dan bij objecten met bilaterale symmetrie.

In de wereld van virussen is ook radiale symmetrie te vinden. Voorbeelden zijn het rotavirus en het norovirus. Zelfs hun oppervlakte-eiwitten zijn op vergelijkbare afstanden van elkaar gerangschikt.

Sommige moleculen vertonen ook dit soort symmetrie, bijvoorbeeld methaan. Het centrale koolstofatoom bindt zich met vier waterstofatomen. Als lijnen worden getrokken door het koolstofatoom en naar de zijkant of door het midden van de waterstofatomen, zullen ze, als je elke sectie roteert, met elkaar overeenkomen na 90 ° - 4-voudige radiale symmetrie.

Radiale symmetrie en beweging

Wanneer mensen en andere zoogdieren bewegen, kunnen ze dat snel doen. Bilaterale symmetrie creëert balans en helpt ons vooruit te komen. Dit is niet het geval bij radiale symmetrie. Organismen die radiale symmetrie vertonen, zijn vaak afhankelijk van de omgeving om ze te verplaatsen, zoals de zeestromingen of de wind. Anderen zijn onbeweeglijk, vastgehecht aan een rots onder de zee of vastgemaakt aan de grond als planten. Als een radiaal symmetrisch dier van de ene plaats naar de andere moet gaan, beweegt het zelden heen en weer; in plaats daarvan beweegt het op en neer in de richting van het orale of aborale einde. Wanneer deze organismen naar de zijkant bewegen, lijken ze dezelfde mechanismen te gebruiken als organismen met bilaterale symmetrie.

Eén studieop broze sterren toonde aan dat deze mariene organismen in verschillende horizontale richtingen reizen door een van de vijf gelede tentakels uit te strekken. De twee tentakels aan weerszijden grijpen dan het zand of de rots vast en trekken de slangster naar voren. De centrale tentakel fungeert als centraal vlak en de twee andere worden daarin gespiegeld, net als bij bilaterale symmetrie. Bilaterale symmetrie betekent voorwaartse beweging; zonder deze techniek zou de slangster verticaal bewegen. Telkens wanneer de slangster van richting wil veranderen, gebruikt hij gewoon een andere tentakel als centraal vlak.

Radiale symmetrie versus bilaterale symmetrie

Radiale versus bilaterale symmetrie is eenvoudig uit te leggen. Bilateraal is tweezijdige symmetrie en de meest voorkomende vorm – 90% van de organismen en planten is bilateraal symmetrisch. Een anteroposterieur vlak dat verticaal door het midden van het hoofd, de borst, de buik en het bekken van een mens snijdt, zal het in twee bijna exacte delen splitsen die spiegelbeelden van elkaar zijn.

Dieren die zijn gevormd volgens bilaterale symmetrie hebben een bovenzijde (dorsaal) en onderzijde (ventraal), een kop (anterieur) en staart (achterzijde) en een linker- en rechterzijde. Voorbeelden van bilaterale symmetrie in de dierenwereld zijn wormen en slakken, kreeften, katten, zeehonden, schildpadden en mensen.

Het enige wat u hoeft te doen is een lijn door het midden ervan te tekenen - als de vorm aan een van beide zijden een spiegelbeeld is van de andere, is het organisme, de plant, het molecuul, het micro-organisme, het huis, het raam, wat dan ook, bilateraal symmetrisch. Hogere levensvormen met bilaterale symmetrie hebben zich ontwikkeld om zeer snel vooruit te gaan. Onze ogen en neus zijn naar voren gericht en onze spieren stuwen ons voort (hoe snel kun jij achteruit rennen?). We kunnen snel voelen wat er komt en reageren.

Als u meer dan één lijn kunt trekken door het midden van een afbeelding of ingebeelde afbeelding van een organisme, patroon of zelfs een deel van het lichaam, en als elke sectie er hetzelfde uitziet en kan worden gedraaid om overeen te komen met de sectie die voor of daarna zul je hebben ontdekt dat het radiaal symmetrisch is. Er zijn geen spiegelbeelden in radiale symmetrie. Gewoon herhaalde vormen door twee of meer vlakken.

Voorbeelden van radiale symmetrie bij dieren en organismen zijn in dit artikel gegeven. Onthoud dat deze organismen geen voorste en achterste zijden, rechter- of linkerzijden, of dorsale en ventrale oppervlakken hebben. In plaats daarvan hebben ze een mond- (orale) en basis- (aborale) zijde. Onze ogen pikken automatisch voorbeelden van rotatiesymmetrie op, dus alles wat je nodig hebt is een beetje vertrouwen in je onderbuikgevoel.

Quiz

Bibliografie