Premièrement, je pense qu'il vaut la peine de considérer "Pourquoi la symétrie interne serait-elle bénéfique?" La simplicité du développement vient immédiatement à l'esprit. Vous pouvez également envisager la relation avec les organes externes; l'estomac et l'œsophage sont alignés avec la bouche qui est symétrique par rapport au plan sagittal. Ou peut-être même l'équilibre; les poumons sont de gros organes et s'ils étaient mis de côté, cela causerait probablement des problèmes de locomotive. (C'est peut-être même un sujet intéressant pour une autre question.)

Cela dit, je pense qu'au fond, l'avantage évolutif qui a conduit au manque de symétrie interne omniprésente est l ' espace . En termes simples, il n'y a que peu de place à l'intérieur d'un organisme et chaque petit compte. Ainsi, s'il n'est pas nécessaire qu'un organe particulier soit mis en miroir sur un avion, alors il y a un avantage à le mettre ailleurs: l'utilisation de l'espace.

Je pense que c'est fantastique le tube digestif humain en est un exemple. Le facteur clé dans la forme des intestins est l'utilisation de l'espace, qui affecte directement le point auquel il se connecte à l'estomac, contribuant lui-même à la forme asymétrique de l'estomac. On pourrait envisager d'autres configurations, bien sûr, et la nature l'a fait. Cependant, cette configuration fonctionne plutôt bien et l'utilisation extraordinaire d'un espace limité semble l'emporter sur tous les avantages de la symétrie.

Pour répondre directement à vos questions ci-dessus:

• Question: Pourquoi n'avons-nous pas un nombre pair de chaque organe afin qu'il puisse être placé symétriquement? Réponse: Chaque organe répond (ou répond) à un besoin de l'organisme. Répondre à ce besoin avec plusieurs organes travaillant de concert a des avantages et des conséquences, tout comme le fait de répondre au besoin avec un seul organe. Ces bénéfices et conséquences sont équilibrés tout au long de l’évolution d’un organisme.

• Question: Si nous avons un seul organe, pourquoi n’est-il pas placé au milieu comme le cerveau ou la vessie par exemple? Réponse: Je sens de l'espace. Encore une fois, la symétrie présente des avantages, mais de nombreux autres facteurs sont en jeu. Certains d'entre eux, semble-t-il, sont parfois plus importants que la symétrie.

• Question: Y a-t-il un avantage évolutif qui a conduit à cette configuration? Réponse: J'espère que cela a été résolu - je ne prétends pas avoir "répondu" à quoi que ce soit, c'est une question à discuter.

Autre source de discussion:

En réfléchissant à cette question, je me suis retrouvé capable de rationaliser pourquoi la symétrie interne n'est pas nécessaire. Cependant, je serais intéressé de savoir pourquoi, alors, la symétrie externe est si répandue.

En se basant sur la réponse donnée par Sean Connolly ci-dessus, il serait très facile d'imaginer des scénarios évolutifs où les organes sont plus susceptibles de se développer asymétriquement que symétriquement.

Par exemple, imaginez un organisme qui a un simple système digestif constitué d'un seul intestin indifférencié qui va directement de la bouche à l'anus en ligne droite, comme dans les annélides primitifs. Disons qu'il n'y a également qu'une seule enzyme présente pour décomposer les particules de nourriture, et que celle-ci est présente dans tout l'intestin.

Maintenant, peut-être pour des problèmes d'espace, ou pour des raisons totalement indépendantes des organes internes, l'intestin lui-même devient asymétrique. Cela pourrait être dû au fait qu'un intestin plus long est nécessaire pour se dissoudre et absorber plus de nourriture, mais l'organisme ne peut pas devenir plus long (par exemple, il peut vivre dans des récifs coralliens morts et la taille des creux ne peut pas être contrôlée par l'organisme lui-même. , il y a donc une limitation externe à la durée pendant laquelle l'organisme peut devenir). Une façon de résoudre ce problème serait de plier l'intestin, ce qui peut le rendre asymétrique.

Maintenant, comme les particules alimentaires qui pénètrent dans la bouche sont exposées à l'enzyme unique dans tout l'intestin, le liquide intestinal sera moins et moins nutritif plus il se déplace vers l'arrière le long de l'intestin. Il est possible que davantage de parties antérieures de l'intestin se spécialisent dans la décomposition et l'absorption de types d'aliments plus fréquents, tandis que les parties plus postérieures se spécialisent dans des denrées alimentaires moins courantes. Cela pourrait conduire à une différenciation des organes sécréteurs le long de l'intestin, et si celui-ci est déjà courbé en raison de pressions de sélection externes, il n'est pas impossible qu'un organe sécrétoire donné se développe de manière asymétrique simplement parce que l'intestin au point où les enzymes sécrétées par cet organe doivent être utilisés n'est pas près de la ligne médiane du corps.

Par exemple, si nous devions absorber la substance X de notre nourriture, mais que la substance X ne devenait abondante dans le liquide intestinal qu'à une distance de la bouche qui correspond à un endroit où notre intestin est situé sur le côté gauche du corps , il n'est pas déraisonnable que le développement de cet organe excréteur se développe sur le côté gauche du corps. Cela pourrait alors être auto-renforçant, car un accès plus facile à la substance X peut signifier que cette substance devient plus importante pour nous, et l'organe sécrétoire peut devenir plus grand et plus dominant, et finalement nous avons un grand organe qui n'existe que sur le côté gauche du corps, sans jamais avoir existé sous une forme symétrique.

Ceci est, bien sûr, de la pure spéculation, et je ne connais aucun exemple de cela, mais c'est celui qui n'est pas en contradiction avec évolution en général, et pourrait certainement être plausible. La même chose pourrait se produire si la différenciation des organes de sécrétion enzymatique se produit dans un intestin symétrique, qui devient ensuite asymétrique et l'ensemble de l'organe sécréteur est déplacé d'un côté. Conserver une paire symétrique d'organes sécréteurs de chaque côté du corps, mais faire travailler les enzymes sur les aliments de manière asymétrique impliquerait que l'un des organes sécréteurs avait un très long conduit et l'autre un très court. Il est raisonnable de supposer qu'au cours du temps évolutif, celui avec le long conduit deviendrait moins important et pourrait disparaître.

Un raisonnement similaire pourrait être appliqué au système de circulation sanguine et à tous les organes concernés.

Il existe de nombreux exemples d'asymétrie externe dans tout le règne animal. De nombreux décapodes, par exemple, ont des griffes asymétriques qui sont utilisées à des fins différentes (se nourrir de homards, par exemple). Plusieurs genres de poux d'oiseaux (par exemple Struthiolipeurus, Bizarrifrons ) ont des têtes asymétriques, ce qui a probablement quelque chose à voir avec la façon dont ils s'attachent aux plumes de leurs hôtes. Je crois que de nombreux groupes d'invertébrés sessiles ont des ouvertures anales déplacées d'un côté, mais cela peut être causé par une asymétrie interne ou parce qu'il est moins efficace d'avoir notre anus situé de sorte que les excréments soient à nouveau filtrés dans votre bouche.

Vous changez une chose et vous devez tout changer pour compenser.

Voyons quels organes ne sont pas symétriques chez les tétrapodes, le cœur et le système digestif, tout le reste est symétrique. Notez que ceux-ci sont symétriques chez les vertébrés plus basaux comme les poissons.

le cœur commence symétrique chez les vertébrés mais cela change lorsque les animaux développent des systèmes circulatoires indépendants, c'est-à-dire un flux sanguin vers les poumons qui est séparé du flux vers le corps, permettant une pression artérielle différentielle. cela a évolué en ayant un côté du cœur alimentant les poumons et l'autre alimentant le corps, puisqu'ils ont des pressions sanguines très différentes, il serait logique que les côtés du cœur créent cette tension artérielle également différente. ce changement de forme force une certaine asymétrie sur les poumons qui doivent partager l'espace avec le cœur.

Le système digestif est encore plus facile, encore une fois, il commence comme un tube droit, mais deux changements majeurs se produisent. Tout d'abord, une voie digestive plus longue vous permet d'extraire plus de nutriments, et rendre un humain (ou presque n'importe quel animal) assez long pour tenir une voie digestive droite de la même longueur serait un gaspillage incroyable. Pour l'échelle, le tube digestif humain mesure environ 10 mètres de long.

L'autre changement est le développement de l'estomac (ce que tous les vertébrés n'ont pas). avoir une partie du système digestif dédiée au stockage et au trempage est utile en permettant aux animaux de manger de plus grandes quantités lorsque les situations le permettent sans avoir à le presser à travers le système digestif et perdre la plupart des avantages. Et encore une fois, le seul bon moyen d'agrandir une section d'un tube droit sans allonger le corps est de le faire tourner et d'être décalé, cela force de nombreux autres organes (foie et rate) qui se fixent le long de la longueur du tube digestif. Notez que chez de nombreux poissons, tout cela est toujours symétrique, mais cela change lorsqu'ils évoluent d'une section transversale haute et mince à une section transversale plus arrondie qui est favorisée dans les eaux peu profondes et finalement la vie sur terre. Une fois que cela se produit, vous ne pouvez pas simplement tout empiler le long de la ligne médiane sans perdre beaucoup d'espace.

vous pouvez voir comment les changements de la voie digestive peuvent évoluer dans de nombreuses lignées différentes qui changent la forme du corps comme les crabes ou les mollusques . qui sont les autres groupes avec des organes internes asymétriques. Notez que ces deux autres groupes sont souvent également asymétriques à l'extérieur. Les escargots en particulier parce qu'ils ont changé une longue coquille droite en une coquille compacte enroulée, ce qui force l'asymétrie sur de nombreux systèmes.

Je voudrais ajouter une réponse ici pour expliquer comment l'asymétrie interne des organes animaux pourrait être cohérente avec leur symétrie externe.Voici mon argument:

1) Dans le cas des vertébrés, les organes internes importants sont protégés par le squelette de l'animal.

2) Les organes internes sont de la matière molle et leur physique est donc très différente de la façon dont ils se comporteraient s'ils étaient des corps presque rigides.

3) L'asymétrie interne n'est pas une grande problème parce que la distribution de masse est approximativement symétrique dans un sens bilatéral.

Pour rendre cela concret, je veux dire:

a) Si vous devez essayer de trancher un vertébré au milieu, vous remarquerez que les côtés gauche et droit d'un vertébré ont approximativement le même poids.

b) Les côtés gauche et droit de la tête du vertébré ont approximativement le même poids ... etc.

Imaginez que l'intestin soit un long tube symétrique et flexible d'environ 6 mètres de long. Imaginez maintenant à quoi ressemblerait le tube s'il était emballé dans un seau de 5 gallons. Il serait littéralement, mathématiquement, impossible de le ranger symétriquement. En physique, nous appelons cette «symétrie spontanément brisée». Il faudrait beaucoup d'instructions génétiques pour emballer un intestin long dans un petit volume, même à peu près symétriquement. Bien sûr, cela n'explique pas toute l'asymétrie sur laquelle vous vous interrogez, mais en explique une partie.