LE SIMMETRIE NEI VIVENTI

LE SIMMETRIE NEI VIVENTI

LE SIMMETRIE NEI VIVENTIOSSERVIAMO

LA FORMA di alcuni animali

Nelle scienze della vita si parla di SIMMETRIA BILATERALE.

In alcuni, è possibile individuare UNA RETTA CHE DIVIDE IL CORPO IN DUE PARTI SPECULARMENTE UGUALI.

In altri organismi, LE RETTE CHE INDIVIDUANO DUE PARTI SPECULARMENE UGUALI SONO PIÙ DI UNA • il corpo sembra suddivisibile in “spicchi” uguali mediante rette incidenti; • disegnato dalla ripetizione di un modulo che ruota intorno ad un punto centrale, il centro di simmetria.

Nelle scienze della vita si parla di SIMMETRIA RAGGIATA.

In altri casi esistono MOLTI PIANI NELLO SPAZIO CHE HANNO UN PUNTO IN COMUNE, il centro di simmetria nello spazio, CHE DIVIDONO IL CORPO IN DUE PARTI SPECULARI.

Si parla, in questo caso, di SIMMETRIA SFERICA

L’osservazione di questi piani ha permesso di individuare, nei diversi tipi di organismi, un’organizzazione di base comune:

IL PIANO DI ORGANIZZAZIONE CORPOREO

• PIANO FRONTALE: divide il corpo in una metà dorsale ed una ventrale • PIANO SAGITTALE: perpendicolare rispetto a quello frontale, divide il corpo in

due metà, destra e sinistra.• PIANO TRASVERSALE: è perpendicolare, nello spazio, sia al piano frontale che

a quello sagittale e ha come risultato una porzione anteriore ed una posteriore.

Lo studio dell’organizzazione corporea degli animali ha indotto qualche studioso a proporre una classificazione degli organismi

in base alla simmetria:

BILATERIA: ANIMALI A SIMMETRIA BILATERALE

Quali sono le caratteristiche che li accomunano?

PARETE DEL CORPO

CAVITA’ DEL CORPO, ripieno di liquido, posto fra la parete e il tratto digerente.

La simmetria bilaterale è un elemento comune a tutti gli animali in grado di muoversi attivamente nel loro ambiente in una direzione preferenziale.

Il corpo presenta una estremità anteriore, che per prima prende contatto con l’esterno, ed una posteriore. La superficie ventrale, a contatto con il substrato, è diversa da quella dorsale.

Si è sviluppato un sistema nervoso dotato di organi recettori (occhi, orecchie, ecc.), per coordinare le informazioni che provengono dall’ambiente e rispondere in modo adeguato.

Gli organi di senso più significativi e la parte più importante del sistema nervoso si riuniscono ad una estremità del corpo, quella cefalica,

sviluppando il capo. Si parla allora di CEFALIZZAZIONE.

ALTRE OSSERVAZIONI

QUESTA MODALITÀ DI CLASSIFICAZIONE È STATA RITENUTA, PERÒ, POCO

CONDIVISIBILE.Perché?

A VOLTE LA SIMMETRIA NON È PERFETTA

OSSERVIAMO CON MAGGIORE ATTENZIONE …

Viso reale Viso formato

dalle due metà sinistre Viso formato

dalle due metà destre

Pari e simmetrici (es. reni)

ANATOMIA DEL CORPO UMANO: ASIMMETRIAOsserviamo gli organi interni:

Pari ma asimmetrici(es. polmoni)

Dispari ma simmetrici (es. trachea)

In numero dispari ed eccentrici rispetto al piano sagittale (es. cuore, stomaco, milza, fegato)

ESISTONO ANIMALI DI FORMA NON SIMMETRICA

NUDIBRANCO

CHIOCCIOLA

GRANCHIO CHE VIVE SULLE COSTE DEL PACIFICO

ESISTONO ANIMALI CHE PRESENTANO DIVERSA SIMMETRIA NELLE VARIE FORME E NEI DIFFERENTI STADI DI VITA: ES. I CNIDARI

LARVA: SIMMETRIA BILATERALE

POLIPO IN SEZIONE FRONTALE :SIMMETRIA BILATERALE

POLIPI IN SEZIONE TRASVERSALE: SIMMETRIA RAGGIATA

MEDUSA IN SEZIONE FRONTALE:SIMMETRIA BILATERALE

ESISTONO ANIMALI APPARTENENTI ALLO STESSO PHYLUM, CHE PRESENTANO

DIVERSA SIMMETRIA: ES. GLI ECHINODERMI

STELLA DI MARE A SIMMETRIA RAGGIATA

LARVE PRIVE DI SIMMETRIA O A SIMMETRIA BILATERALE

RICCI DI MARE SIMMETRICI E ASIMMETRICI

SCHEMA INTERNO NON SIMMETRICO

ESISTONO ANIMALI CHE VIVONO NELLO STESSO HABITAT CHE PRESENTANO

DIVERSE SIMMETRIE

La rana pescatrice e la sogliola sono entrambi predatori di fondo, ma con diverse strategie predatorie e di sopravvivenza.

RANA PESCATRICE: SIMMETRIA BILATERALE

SOGLIOLA: PRIVA DI SIMMETRIA

E LE PIANTE ? OSSERVIAMO alcuni organismi vegetali o parti di essi.

E’ possibile trovare UNO O PIÙ ASSI DI SIMMETRIA, OPPURE NESSUNA SIMMETRIA.

In alcuni alberi la forma della CHIOMA vista di fronte può suggerire una

SIMMETRIA BILATERALE con il tronco come asse.

Inoltre, lo stesso albero, quando PERDE LE FOGLIE, evidenzia la

MANCANZA DI SIMMETRIA nella disposizione dei rami.

Analizziamo subito una pianta intera e controlliamo se si osservano simmetrie.

L’accrescimento delle

PIANTE è potenzialmente

ILLIMITATO e si verifica per aggiunta di moduli che

MODIFICANO LA FORMA (radici, fusti, foglie, fiori).

Inoltre, controlliamo le differenze di crescita tra animali e piante.

Negli ANIMALI il singolo organismo è a

crescita LIMITATA, aumenta la superficie e il volume

MANTENENDO LA STESSA FORMA.

NEGLI ANIMALI LA BILATERALITÀ PUÒ ESSERE LEGATA AL MOVIMENTO.

I MOVIMENTI DELLE PIANTE SUPERIORI SONO LIMITATI, L’INTERO ORGANISMO È SOSTANZIALMENTE IMMOBILE. QUINDI NON APPARE VANTAGGIOSA LA SIMMETRIA BILATERALE.LA CRESCITA PER AGGIUNTA DI MODULI RENDE POCO EFFICIENTE MANTENERE QUALSIASI TIPO DI SIMMETRIA PER L’INTERO ORGANISMO.

INOLTRE NELLE PIANTE LA NECESSITÀ DI AUMENTARE LA SUPERFICIE FOTOSINTETICA E AVVICINARE ALLA LUCE LE FOGLIE FACILITA L’ACCRESCIMENTO NON SIMMETRICO DI TUTTE LE STRUTTURE.L’EFFETTO È EVIDENTE NEI FUSTI RAMPICANTI, PRIVI DI UN’ARCHITETTURA PREDETERMINATA.

E’ PIÙ FACILE TROVARE SIMMETRIE: la maggior parte

delle foglie sono esempi di simmetria bilaterale, dove l’asse coincide con la nervatura principale.

Anche le singole foglioline dei muschi, nella loro semplicità, sono strutturate secondo la simmetria bilaterale.

Tuttavia nelle felci le singole fronde mostrano spesso delle SIMMETRIE APPARENTI, che osservando più attentamente si rivelano asimmetrie.

Da sinistra: le foglie palmate del ricino (Ricinus), sezioni di foglioline di muschio (Mnium), una fronda di felce (Pteridium).

ANALIZZIAMO ORA LE SINGOLE PARTI DI UNA PIANTA

LE FOGLIE

Sono spesso organi assili, la cui sezione mostra una SIMMETRIA RADIALE, perpendicolare alla direzione di accrescimento.

Sezione di radice

Sezione di fusto di equiseto

Tronco d’albero sezionato

RADICI E FUSTI

corolla bilabiata a petali saldati

(Digitalis)

I FIORI

I FIORI ATTUALI

hanno SIMMETRIE

RADIALI (corolla rotata) o BILATERALI

(corolla bilabiata).

corolla rotata a 5 petali (Rosa) fiore a gruppi di 3 pezzi (Narcissus)

Quasi tutti i fiori hanno i vari pezzi inseriti su livelli molto ravvicinati, quasi su uno stesso piano (fiori ciclici).

Infine, in due gruppi di PIANTE MOLTO RECENTI (es. Strelitzia) i fiori PERDONO TOTALMENTE LA SIMMETRIA.

La struttura dei FIORI PIÙ ANTICHI presenta una SIMMETRIA RADIALE SOLO APPARENTE; infatti le parti sono inserite a spirale all’apice allungato di un fusto (fiori spiralati). Oggi è presente solo nelle magnolie (Magnolia grandiflora) e in poche altre piante.

In alcuni la

SIMMETRIA BILATERALE è piuttosto evidente, perché derivati da

foglie bifacciali (es. il baccello del

fagiolo).

Analogamente la SIMMETRIA

RAGGIATA di alcuni fiori viene

mantenuta nei frutti

Albero di Giuda Gleditsia triacanthos

I FRUTTI

Il classico esempio della mela tagliata a metà per evidenziare una presunta simmetria bilaterale,si scontra con l’osservazione che, senza il taglio, tale simmetria scompare.

Se invece guardiamo la mela dall’alto, ne deduciamo una simmetria raggiata, di cui il taglio suddetto è soltanto uno degli infiniti piani passanti per il centro.

MA ATTENZIONE:

L’architettura dei vegetali offre altri esempi di collegamento con la matematica.

La disposizione delle foglie lungo i rami (fillotassi) segue in molti casi ritmi regolari per evitare la sovrapposizione di foglie e quindi l’ombreggiamento reciproco.

Le serie di intervalli fogliari nella spirale di accrescimento di un ramo sono state studiate dal matematico Fibonacci (XIII sec.) che ha trovato regolarità esprimibili con frazioni, ad esempio una disposizione pari a 3/8, con angoli di 135°.

Non sempre, quindi, la mancanza di simmetrie “classiche” si abbina ad una semplificazione della struttura.

E’ EVIDENTE CHE LA SIMMETRIA NON È SUFFICIENTE NEMMENO PER CLASSIFICARE LE PIANTE

LA SIMMETRIA NON COSTITUISCE UN PARAMETRO SUFFICIENTE PER LA CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI

CONCLUSIONE

Pur derivando da antichi progenitori comuni, le condizioni ambientali e la variabilità genetica costituiscono i fattori limitanti della sopravvivenza, che, nel tempo, hanno prodotto la differenziazione degli organismi.

La simmetria è risultata fattore vantaggioso per la vita in alcune condizioni e in alcuni ambienti. Nelle stesse condizioni e negli stessi ambienti, tuttavia, altri gruppi di organismi viventi hanno trovato vantaggiosi altri tipi di simmetria, o più spesso, vistose asimmetrie.

ESISTE UNA CORRELAZIONE FRA FORMA, TIPO DI SIMMETRIA, MOVIMENTO E MODALITA’ DI VITA

MA

PERCHÈ

LO STUDIO DELLE DIVERSE SIMMETRIE NEGLI ESSERI VIVENTI SI È RIVELATO, TUTTAVIA, MOLTO

UTILEperchè ha permesso di:

conoscere la distribuzione della massa corporea e la disposizione dei diversi organi, rispetto all’intero organismo, importanti per comprendere la sua architettura generale e le parti che lo compongono.

fornire interessanti spunti per confrontare i piani strutturali dei diversi animali e per interpretare i loro vari stili di vita.

cogliere analogie e differenze utili per la formazione di categorie in cui raggruppare tutti gli organismi