對稱的「悖論」

2023-04-01 03:39:58 4

原理

當我們談論對稱的動物時，我們通常指的是雙側對稱，即指那些具有相同條件的生物，它們從身體的中軸向左右等距離延伸。同樣，你可以比較兩邊，比如耳朵，看它們的長度和寬度是否相同。從蝴蝶到青蛙到人類，自然界中許多動物左右對稱。

20多年來，著名進化生物學家羅伯特·特裡弗斯一直從事與生物對稱性相關的研究在特裡弗斯看來，對稱的魅力在於它是我們知道最佳值的唯一特徵。他舉了一個簡單的例子。有些人可能會說你的腎臟看起來很完美，但事實上我們沒有任何真正的指標和方法來測量「完美形狀」的腎臟所以嚴格地說，很難說我們已經成功地創造了一個「基因決定的完美形狀的腎臟」但是對稱是不同的。我們知道自然界中許多生物都在追求完美的對稱，通常它們也非常接近完美的對稱。這件事有標準可循。

。從進化研究的角度來看，對稱性在進化過程中是非常一致的。通過研究對稱性，科學家可以更好地理解遺傳適應性許多對稱性的偏離是由早期發育過程中的壓力和基因無法補償壓力造成的。許多科學文獻表明，動物(包括人類)的左右對稱往往與健康、體力和速度正相關。從更多的精子產生和更快的衝刺速度到精神分裂症或傳染病的風險，對稱性和不對稱性與動物的許多特徵有關。

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對稱人體

特裡弗斯在牙買加花了20多年時間研究兒童和牙買加優秀運動員的跑步能力，他們碰巧是世界上跑得最快的運動員之一。1996年，研究小組去了牙買加，研究了來自牙買加農村的285名兒童。他們當時的平均年齡是8歲。研究人員從頭到腳詳細測量了兒童身體的對稱性，如左右耳朵的長度、左右腳的長度等。十年後，該小組在2006年再次測量了這些孩子。到2010年，研究人員再次測量了他們的衝刺速度很快，一個特殊的部位被鎖住了，那就是膝蓋。研究發現，單單膝蓋的對稱性就極大地影響了短跑速度。簡而言之，如果你8歲時左右膝蓋完全對稱，那麼你22歲時就會跑得更快。無論男女，無論是90米短跑還是180米短跑，這個結論都是一樣的。

在這項研究的基礎上，特裡弗斯和他的團隊與牙買加頂尖田徑俱樂部合作，進一步研究牙買加頂尖短跑運動員，他們也是世界上最好的短跑運動員，包括謝利-安·弗雷澤-普萊斯，一位贏得過許多世界冠軍的女短跑運動員。同樣，膝蓋的對稱性也是表現最好的一個很好的預測因素。特裡弗斯對雪莉-雪莉-安-弗雷澤-普萊斯的膝蓋印象深刻。當今頂尖選手的膝蓋是如此對稱，以至於研究人員很難區分它們。

以外的對稱性

只是人體對稱性的一個方面對稱帶給我們的力量比「1+1=2」更多想像你的兩隻眼睛，它們提供重疊的視覺，並且它們還向大腦發送足夠的信息來創造立體視覺。你的兩隻耳朵讓大腦定位聲音。

，我們的大腦也是對稱的我們對稱的左右大腦由胼胝體連接。一些研究表明女性的胼胝體比男性的大，這表明女性大腦的兩個部分共享更多的信息。使用功能磁共振成像，當解決語言或空間問題時，大腦的活躍區域會變亮研究人員發現，女性使用大腦的方式更對稱，所以女性的大腦本質上更對稱。

在特裡弗斯看來，對稱性也會影響人類的社會智力2009年的一項研究表明，我們的慷慨也可能受到我們對他人對稱特徵的判斷的影響。

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對稱性和性吸引力

在整個自然界中，對稱性和性吸引力也是密切相關的如果你把一些彩色的腳環放在雄性斑馬雀的腿上，你會得到非常令人驚訝的結果。

0斑馬雀圖片來源:PLOS生物

在一項實驗中，研究人員在一群雄性鳥的兩條腿上分別套上紅色和藍色的腳踝。對照組的雄性鳥的一條腿上裝有紅色和藍色的腳鏈，另一條腿上裝有兩條紅色的腳鏈。結果顯示，女性與腳踝對稱的男性相處的時間是後者的兩倍。女性選擇和男性呆在一起，這給了男性優先接觸的機會。這適用於許多鳥類、哺乳動物和其他動物，這意味著對稱性是動物遺傳質量的指標。從遺傳學的角度來看，所有女性更喜歡顯示「好基因」的男性，即具有較高對稱性的男性，這可能代表了男性更好的內在特徵

與人類相似我們似乎更喜歡對稱的臉，而女性似乎比男性對對稱更敏感「這並不奇怪，因為女性在選擇伴侶時往往更有鑑別力」特裡弗斯說研究人員觀察了69名18-42歲的右撇子異性戀男子，發現身體對稱性與握力有關。研究得出結論，勻稱的男人往往更強壯，這可能有助於他們吸引女性。

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對稱和偽裝

但在自然界中，對稱的故事並不那麼簡單偽裝是動物常見的視覺防禦策略。大多數有高反差斑紋的動物都有左右對稱的偽裝，鱗翅目是其中的代表。但是對於偽裝和顏色保護，對稱的圖案更「精緻」

野外和實驗室對鳥類捕食者的研究表明，對稱模式的偽裝獵物的存活率低於非對稱模式的獵物。這可能是因為靠近對稱軸的對稱圖案會讓捕食者更容易注意到獵物，而對稱反而會成為捕食者的線索。我們的人類視覺系統對對稱軸周圍的特徵也更加敏感。

今年的一項新研究探索了36種鱗翅目昆蟲的對稱模式研究人員發現，為了降低被發現的可能性並使偽裝更加有效，這些動物在進化過程中會儘量讓突出的圖案遠離身體的中軸，當對稱圖案在中軸附近的「臨界區」之外時，它們就變得不那麼明顯了。

這似乎是一個生物遊戲對於鱗翅目來說，遺傳和發育限制極大地抑制了不對稱偽裝圖案的進化，但這些動物已經在哺乳動物和鳥類的視覺系統中「發現」了對稱圖案的「洞」，並為自己找到了一條出路。正如那部著名的電影所說，「生活總能找到出路。」

參考資料來源:

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