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对称的“悖论”

2020-03-10 10:08:20 作者:

对称的“悖论”

原理


当我们谈论对称的动物时,我们通常指的是双侧对称,即指那些具有相同条件的生物,它们从身体的中轴向左右等距离延伸。同样,你可以比较两边,比如耳朵,看它们的长度和宽度是否相同。从蝴蝶到青蛙到人类,自然界中许多动物左右对称。

20多年来,著名进化生物学家罗伯特·特里弗斯一直从事与生物对称性相关的研究在特里弗斯看来,对称的魅力在于它是我们知道最佳值的唯一特征。他举了一个简单的例子。有些人可能会说你的肾脏看起来很完美,但事实上我们没有任何真正的指标和方法来测量“完美形状”的肾脏所以严格地说,很难说我们已经成功地创造了一个“基因决定的完美形状的肾脏”但是对称是不同的。我们知道自然界中许多生物都在追求完美的对称,通常它们也非常接近完美的对称。这件事有标准可循。


。从进化研究的角度来看,对称性在进化过程中是非常一致的。通过研究对称性,科学家可以更好地理解遗传适应性许多对称性的偏离是由早期发育过程中的压力和基因无法补偿压力造成的。许多科学文献表明,动物(包括人类)的左右对称往往与健康、体力和速度正相关。从更多的精子产生和更快的冲刺速度到精神分裂症或传染病的风险,对称性和不对称性与动物的许多特征有关。


1

对称人体


特里弗斯在牙买加花了20多年时间研究儿童和牙买加优秀运动员的跑步能力,他们碰巧是世界上跑得最快的运动员之一。1996年,研究小组去了牙买加,研究了来自牙买加农村的285名儿童。他们当时的平均年龄是8岁。研究人员从头到脚详细测量了儿童身体的对称性,如左右耳朵的长度、左右脚的长度等。十年后,该小组在2006年再次测量了这些孩子。到2010年,研究人员再次测量了他们的冲刺速度很快,一个特殊的部位被锁住了,那就是膝盖。研究发现,单单膝盖的对称性就极大地影响了短跑速度。简而言之,如果你8岁时左右膝盖完全对称,那么你22岁时就会跑得更快。无论男女,无论是90米短跑还是180米短跑,这个结论都是一样的。


在这项研究的基础上,特里弗斯和他的团队与牙买加顶尖田径俱乐部合作,进一步研究牙买加顶尖短跑运动员,他们也是世界上最好的短跑运动员,包括谢利-安·弗雷泽-普莱斯,一位赢得过许多世界冠军的女短跑运动员。同样,膝盖的对称性也是表现最好的一个很好的预测因素。特里弗斯对雪莉-雪莉-安-弗雷泽-普莱斯的膝盖印象深刻。当今顶尖选手的膝盖是如此对称,以至于研究人员很难区分它们。

以外的对称性

只是人体对称性的一个方面对称带给我们的力量比“1+1=2”更多想象你的两只眼睛,它们提供重叠的视觉,并且它们还向大脑发送足够的信息来创造立体视觉。你的两只耳朵让大脑定位声音。


,我们的大脑也是对称的我们对称的左右大脑由胼胝体连接。一些研究表明女性的胼胝体比男性的大,这表明女性大脑的两个部分共享更多的信息。使用功能磁共振成像,当解决语言或空间问题时,大脑的活跃区域会变亮研究人员发现,女性使用大脑的方式更对称,所以女性的大脑本质上更对称。


在特里弗斯看来,对称性也会影响人类的社会智力2009年的一项研究表明,我们的慷慨也可能受到我们对他人对称特征的判断的影响。


2

对称性和性吸引力


在整个自然界中,对称性和性吸引力也是密切相关的如果你把一些彩色的脚环放在雄性斑马雀的腿上,你会得到非常令人惊讶的结果。


0斑马雀图片来源:PLOS生物


在一项实验中,研究人员在一群雄性鸟的两条腿上分别套上红色和蓝色的脚踝。对照组的雄性鸟的一条腿上装有红色和蓝色的脚链,另一条腿上装有两条红色的脚链。结果显示,女性与脚踝对称的男性相处的时间是后者的两倍。女性选择和男性呆在一起,这给了男性优先接触的机会。这适用于许多鸟类、哺乳动物和其他动物,这意味着对称性是动物遗传质量的指标。从遗传学的角度来看,所有女性更喜欢显示“好基因”的男性,即具有较高对称性的男性,这可能代表了男性更好的内在特征


与人类相似我们似乎更喜欢对称的脸,而女性似乎比男性对对称更敏感“这并不奇怪,因为女性在选择伴侣时往往更有鉴别力”特里弗斯说研究人员观察了69名18-42岁的右撇子异性恋男子,发现身体对称性与握力有关。研究得出结论,匀称的男人往往更强壮,这可能有助于他们吸引女性。


3

对称和伪装


但在自然界中,对称的故事并不那么简单伪装是动物常见的视觉防御策略。大多数有高反差斑纹的动物都有左右对称的伪装,鳞翅目是其中的代表。但是对于伪装和颜色保护,对称的图案更“精致”


野外和实验室对鸟类捕食者的研究表明,对称模式的伪装猎物的存活率低于非对称模式的猎物。这可能是因为靠近对称轴的对称图案会让捕食者更容易注意到猎物,而对称反而会成为捕食者的线索。我们的人类视觉系统对对称轴周围的特征也更加敏感。


今年的一项新研究探索了36种鳞翅目昆虫的对称模式研究人员发现,为了降低被发现的可能性并使伪装更加有效,这些动物在进化过程中会尽量让突出的图案远离身体的中轴,当对称图案在中轴附近的“临界区”之外时,它们就变得不那么明显了。


这似乎是一个生物游戏对于鳞翅目来说,遗传和发育限制极大地抑制了不对称伪装图案的进化,但这些动物已经在哺乳动物和鸟类的视觉系统中“发现”了对称图案的“洞”,并为自己找到了一条出路。正如那部著名的电影所说,“生活总能找到出路。”


参考资料来源:

https://aeon . co/ideas/why-is-symmetry-so-significance-in-understance-evolution

https://phys . org/news/2020-01-animals-symmetry-迷彩. html

https://royal society publishing . org/doi/10.1098/rspb . 2016

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