Phần lớn động vật, từ con kiến tới con người, có đối xứng hai bên: một mặt phẳng chia cơ thể thành nửa trái và nửa phải gần như ảnh gương của nhau. Sứa, hải quỳ có đối xứng toả tròn quanh một trục; sao biển trưởng thành có đối xứng năm cánh. Nhưng bên trong cơ thể người lại không đối xứng: tim lệch trái, gan nằm phải, ruột cuộn theo một chiều nhất định. Hình dạng cơ thể phản ánh cách sinh vật sống, di chuyển và kiếm ăn.
Bài này đi qua các kiểu đối xứng sinh học, vì sao chúng xuất hiện, những sinh vật "phá lệ" và câu hỏi thú vị: vì sao bên ngoài đối xứng mà bên trong lại lệch.
Các kiểu đối xứng trong giới sinh vật
| Kiểu | Mô tả | Ví dụ | Gắn với lối sống |
|---|---|---|---|
| Không đối xứng | Không có trục hay mặt đối xứng nào | Nhiều loài bọt biển | Sống bám, lọc nước, hình dạng theo môi trường |
| Đối xứng toả tròn | Nhiều mặt phẳng đối xứng đi qua một trục | Sứa, hải quỳ, san hô polyp | Sống bám hoặc trôi nổi, gặp thức ăn từ mọi phía |
| Đối xứng năm cánh | Năm phần lặp quanh trục | Sao biển, cầu gai, hải sâm (trưởng thành) | Bò chậm theo mọi hướng |
| Đối xứng hai bên | Một mặt phẳng chia trái – phải | Côn trùng, cá, chim, thú, người | Di chuyển chủ động theo một hướng, có đầu và đuôi |
| Đối xứng cầu | Mọi mặt phẳng qua tâm | Một số sinh vật đơn bào như trùng phóng xạ dạng cầu, tảo Volvox | Trôi nổi tự do, không có hướng ưu tiên |
Vì sao đối xứng hai bên thắng thế
Hơn 99% loài động vật thuộc nhóm có đối xứng hai bên (Bilateria). Một giải thích được chấp nhận rộng rãi: khi một con vật bắt đầu di chuyển chủ động về một hướng, cơ thể phân hoá thành "đầu" (nơi gặp môi trường trước, tập trung giác quan và miệng) và "đuôi". Trên – dưới cũng khác nhau vì trọng lực và mặt đất. Chỉ còn trái – phải là không có lý do để khác, nên chúng giống nhau. Đối xứng hai bên giúp di chuyển thẳng, cân bằng, và hai mắt, hai tai ở hai bên đầu giúp định vị nguồn âm thanh, ánh sáng.
Sao biển: hai bên rồi thành năm cánh
Ấu trùng sao biển bơi tự do và có đối xứng hai bên rõ ràng. Khi biến thái thành con trưởng thành sống ở đáy, nó tái tổ chức cơ thể thành đối xứng năm cánh. Điều này cho thấy tổ tiên của sao biển là động vật đối xứng hai bên, và đối xứng năm cánh xuất hiện về sau như một thích nghi với lối sống bò chậm, gặp thức ăn từ mọi phía. Thú vị hơn, nhóm da gai (sao biển, cầu gai) thuộc cùng một nhánh lớn trên cây sự sống với động vật có dây sống, trong đó có con người, và có quan hệ gần với ta hơn so với côn trùng hay ốc sên.
Đối xứng ở thực vật
- Hoa đối xứng toả tròn như hoa sen, hoa mai, hoa hồng dại: nhìn từ trên xuống thấy các cánh xếp đều quanh tâm. Côn trùng có thể đậu từ bất kỳ hướng nào.
- Hoa đối xứng hai bên như hoa lan, hoa đậu, hoa mõm sói: chỉ có một trục đối xứng. Ong phải tiếp cận từ một hướng nhất định, giúp chuyển phấn hoa chính xác hơn. Nhiều nhà sinh học coi đây là một bước tiến hoá song hành với các loài thụ phấn chuyên biệt.
- Lá mọc so le, đối, vòng: cách lá xếp trên thân tạo các kiểu đối xứng xoắn, trong đó có những trường hợp theo góc vàng như đã kể trong bài về tỉ lệ vàng.
Bên ngoài đối xứng, bên trong lệch
Cơ thể người nhìn từ ngoài gần như đối xứng, nhưng các cơ quan bên trong lệch rõ:
- Tim nằm lệch về bên trái lồng ngực, đỉnh tim chĩa xuống trái.
- Phổi phải có ba thuỳ, phổi trái có hai thuỳ (để chừa chỗ cho tim).
- Gan nằm chủ yếu bên phải, dạ dày và lách bên trái.
- Ruột cuộn theo một chiều nhất định.
Sự lệch này được "lập trình" từ rất sớm trong phôi. Các nghiên cứu ở chuột và cá cho thấy ở giai đoạn phôi, những sợi lông rung nhỏ ở một vùng gọi là nút phôi quay theo cùng một chiều, tạo ra dòng chảy chất lỏng hướng về bên trái. Dòng chảy này kích hoạt một loạt gen chỉ ở bên trái (như gen Nodal), quyết định bên nào là trái. Ở khoảng 1 trên 10.000 người, toàn bộ nội tạng bị đảo ngược như ảnh gương, gọi là đảo ngược phủ tạng; nhiều người trong số đó khoẻ mạnh bình thường và chỉ phát hiện khi chụp chiếu.
Những sinh vật phá lệ
- Cua kéo vĩ cầm (cua còng đực): một càng to gấp nhiều lần càng kia, dùng để vẫy gọi bạn tình và đe doạ đối thủ.
- Kỳ lân biển đực: chiếc "sừng" dài thật ra là một chiếc răng nanh, thường là răng bên trái, mọc xoắn ra phía trước.
- Ốc sên: vỏ xoắn theo một chiều, đa số loài xoắn phải; những cá thể xoắn trái hiếm hơn và khó giao phối với cá thể xoắn phải.
- Một số loài cá ăn vảy ở hồ Tanganyika (châu Phi) có miệng lệch sang trái hoặc phải để tấn công con mồi từ một phía.
- Các loài cá dẹt sống đáy có hai mắt dồn về một bên khi trưởng thành, dù ấu trùng vẫn đối xứng bình thường.
Khuôn mặt đối xứng có đẹp hơn không
Các nghiên cứu về sức hấp dẫn của khuôn mặt, như của Gillian Rhodes và cộng sự, cho thấy người tham gia thường đánh giá khuôn mặt đối xứng hơn là hấp dẫn hơn một chút, nhưng hiệu ứng nhỏ hơn nhiều so với các yếu tố khác. Khi dùng máy tính tạo ra khuôn mặt hoàn toàn đối xứng bằng cách ghép nửa mặt với ảnh gương của nó, kết quả thường trông lạ, thiếu tự nhiên. Không khuôn mặt thật nào đối xứng tuyệt đối, và sự bất đối xứng nhỏ là bình thường.
Một hiện tượng thú vị: ta thường thấy ảnh chụp mình "lạ" hơn hình trong gương. Lý do là ta quen với hình ảnh gương (đảo trái phải), trong khi ảnh chụp cho thấy khuôn mặt như người khác nhìn. Vì khuôn mặt không đối xứng hoàn toàn, hai phiên bản trông khác nhau.
Góc nhìn hôm nay: quan sát đối xứng sống
- Thử nghiệm gương với ảnh mặt: chụp ảnh chính diện khuôn mặt, dùng phần mềm chỉnh ảnh ghép nửa trái với ảnh gương của nó, rồi nửa phải với ảnh gương của nó. Hai khuôn mặt "đối xứng hoàn toàn" trông khác nhau thế nào?
- Đếm cánh hoa: đi dạo, tìm năm loài hoa, xếp chúng vào nhóm đối xứng toả tròn hay hai bên. Đếm số cánh: bao nhiêu hoa có 3, 4, 5, 6 cánh?
- Quan sát ốc: nhặt vỏ ốc ở bãi biển hay ruộng, xem vỏ xoắn theo chiều nào khi nhìn từ đỉnh. Có tìm được vỏ xoắn ngược không?
- Vẽ nửa con bướm: gấp đôi tờ giấy, nhỏ màu nước vào một nửa, gấp lại ép mạnh rồi mở ra: một con bướm đối xứng hai bên.
Câu hỏi thường gặp
Đối xứng hai bên là gì?
Là kiểu đối xứng có một mặt phẳng chia cơ thể thành nửa trái và nửa phải gần như ảnh gương của nhau. Hơn 99% loài động vật có kiểu đối xứng này, gắn với việc di chuyển chủ động theo một hướng.
Vì sao sao biển có năm cánh?
Sao biển trưởng thành có đối xứng năm cánh thích nghi với lối sống bò chậm theo mọi hướng ở đáy biển. Ấu trùng của nó vẫn có đối xứng hai bên, cho thấy tổ tiên của sao biển là động vật đối xứng hai bên.
Vì sao tim người nằm lệch trái?
Vì ngay từ giai đoạn phôi, các lông rung nhỏ quay theo một chiều tạo dòng chảy về bên trái, kích hoạt các gen chỉ hoạt động ở bên trái. Quá trình này quyết định vị trí tim, gan, dạ dày và chiều cuộn của ruột.
Khuôn mặt đối xứng có hấp dẫn hơn không?
Các nghiên cứu cho thấy khuôn mặt đối xứng hơn thường được đánh giá hấp dẫn hơn một chút, nhưng hiệu ứng nhỏ. Khuôn mặt đối xứng tuyệt đối tạo bằng máy tính thường trông thiếu tự nhiên.
Hoa đối xứng hai bên khác hoa đối xứng toả tròn thế nào?
Hoa đối xứng toả tròn như sen, mai có các cánh xếp đều quanh tâm. Hoa đối xứng hai bên như lan, đậu chỉ có một trục đối xứng, buộc côn trùng tiếp cận từ một hướng, giúp thụ phấn chính xác hơn.