兩側對稱在生物進化史上的一個關鍵優勢:讓定向移動和決策(轉向)成為可能。
為什麼「兩側對稱」才能有效轉向?
兩側對稱是從原始的輻射對稱或軸對稱進化而來的重大突破,其優勢主要體現在以下兩個方面:
1. 產生明確的「前」與「後」
哲學意義上的轉變:從「到處都是家」到「有目標的前進」
- 軸對稱(例如水母、海葵): 身體圍繞中心點對稱,沒有明確的頭部或尾部。這類生物通常是靜止固著(例如珊瑚)或隨波漂流(例如水母)。由於身體各側都是一樣的,當它們遇到食物或危險時,反應是分散和不連貫的,無法進行高效的單一方向移動。對牠們來說,環境是均質的。
- 兩側對稱(例如線蟲、人類): 身體可以從中間切成對稱的左右兩半,並產生了明確的:頭部(Anterior): 用來感知、決策和進食。尾部(Posterior): 用來推進和排泄。
只有有了明確的「前」,才能有效率地將感官器官(如線蟲的化學感受器)集中於一點。這是進行定向移動(即「轉向」)和主動探索的先決條件。
2. 集中神經元:形成原始的「腦袋」
生物學上的進化:從分散網路到集中處理
- 兩側對稱促成了頭部集中化,即將感官器官和神經元集中於身體的前端,形成原始的大腦。線蟲的幾百個神經元集中在前端,就是這個趨勢的早期體現。
- 決策效率: 轉向是一個決策過程(例如線蟲評估是否要冒險)。如果神經元分散在全身(如水母的神經網路),處理「朝向食物 避開危險」的資訊效率會很低。
- 行動協調: 集中化的神經中樞可以更有效地協調身體左右兩側的肌肉運動,產生精確的、有方向性的動作。如果沒有這種左右協調,移動就會是混亂的。
兩側對稱是從被動「等待」轉向主動「行動」的「硬體基礎」。
它定義了身體的移動方向(前)和資訊處理中心(頭),
使生物能夠集中精力去評估效價,並執行明確的、有目的的轉向動作。