Scienza e futuro - In tutti i casi simmetrico Incontro 5 - Simmetrie dei viventi

1. LE SIMMETRIE NEI
VIVENTI

2. LE SIMMETRIE NEI VIVENTI

3. LE SIMMETRIE NEI VIVENTI
OSSERVIAMO
LA FORMA di alcuni animali

4. In alcuni, è possibile individuare UNA RETTA CHE DIVIDE IL CORPO
IN DUE PARTI SPECULARMENTE UGUALI.
Nelle scienze della vita si parla di SIMMETRIA BILATERALE.

5. In altri organismi, LE RETTE CHE INDIVIDUANO DUE PARTI
SPECULARMENE UGUALI SONO PIÙ DI UNA
• il corpo sembra suddivisibile in “spicchi” uguali mediante rette
incidenti;
• disegnato dalla ripetizione di un modulo che ruota intorno ad un
punto centrale, il centro di simmetria.
Nelle scienze della vita si parla di SIMMETRIA RAGGIATA.

6. In altri casi esistono MOLTI PIANI NELLO SPAZIO CHE HANNO UN
PUNTO IN COMUNE, il centro di simmetria nello spazio, CHE
DIVIDONO IL CORPO IN DUE PARTI SPECULARI.
Si parla, in questo caso, di SIMMETRIA SFERICA

7. L’osservazione di questi piani ha permesso di individuare, nei
diversi tipi di organismi, un’organizzazione di base comune:
IL PIANO DI ORGANIZZAZIONE CORPOREO
• PIANO FRONTALE: divide il corpo in una metà dorsale ed una ventrale
• PIANO SAGITTALE: perpendicolare rispetto a quello frontale, divide il corpo in
due metà, destra e sinistra.
• PIANO TRASVERSALE: è perpendicolare, nello spazio, sia al piano frontale che
a quello sagittale e ha come risultato una porzione anteriore ed una posteriore.

8. Lo studio dell’organizzazione corporea degli animali ha indotto
qualche studioso a proporre una classificazione degli organismi
in base alla simmetria:

9. BILATERIA: ANIMALI A SIMMETRIA
BILATERALE
Quali sono le caratteristiche che li accomunano?
PARETE DEL CORPO
CAVITA’ DEL CORPO, ripieno
di liquido, posto fra la parete e il tratto
digerente.

10. ALTRE OSSERVAZIONI
La simmetria bilaterale è un elemento comune a tutti gli animali in grado
di muoversi attivamente nel loro ambiente in una direzione preferenziale.
Il corpo presenta una Si è sviluppato un sistema
estremità anteriore, che per nervoso dotato di organi recettori
prima prende contatto con (occhi, orecchie, ecc.), per
l’esterno, ed una posteriore. coordinare le informazioni che
La superficie ventrale, a provengono dall’ambiente e
contatto con il substrato, è rispondere in modo adeguato.
diversa da quella dorsale.
Gli organi di senso più significativi e la parte più importante del sistema
nervoso si riuniscono ad una estremità del corpo, quella cefalica,
sviluppando il capo. Si parla allora di CEFALIZZAZIONE.

11. QUESTA MODALITÀ DI CLASSIFICAZIONE È
STATA RITENUTA, PERÒ, POCO
CONDIVISIBILE.
Perché?
OSSERVIAMO CON MAGGIORE ATTENZIONE …
A VOLTE LA SIMMETRIA NON È
PERFETTA
Viso formato Viso formato
Viso reale
dalle due metà sinistre dalle due metà destre

12. ANATOMIA DEL CORPO UMANO: ASIMMETRIA
Osserviamo gli organi interni:
Pari e simmetrici
(es. reni)
Pari ma asimmetrici
(es. polmoni)
Dispari ma simmetrici
(es. trachea)
In numero dispari ed
eccentrici rispetto al
piano sagittale (es. cuore,
stomaco, milza, fegato)

13. ESISTONO ANIMALI DI FORMA NON
SIMMETRICA
CHIOCCIOLA
GRANCHIO CHE VIVE NUDIBRANCO
SULLE COSTE DEL PACIFICO

14. ESISTONO ANIMALI CHE PRESENTANO
DIVERSA SIMMETRIA NELLE VARIE FORME E
NEI DIFFERENTI STADI DI VITA: ES. I CNIDARI
LARVA: SIMMETRIA
BILATERALE
POLIPO IN MEDUSA IN
SEZIONE SEZIONE
FRONTALE : FRONTALE:
POLIPI IN SEZIONE SIMMETRIA SIMMETRIA
TRASVERSALE: SIMMETRIA BILATERALE BILATERALE
RAGGIATA

15. ESISTONO ANIMALI APPARTENENTI ALLO
STESSO PHYLUM, CHE PRESENTANO
DIVERSA SIMMETRIA: ES. GLI ECHINODERMI
STELLA DI
MARE
A SIMMETRIA
RAGGIATA
RICCI DI MARE SIMMETRICI
E ASIMMETRICI
LARVE PRIVE DI SIMMETRIA O SCHEMA INTERNO NON SIMMETRICO
A SIMMETRIA BILATERALE

16. ESISTONO ANIMALI CHE VIVONO NELLO
STESSO HABITAT CHE PRESENTANO
DIVERSE SIMMETRIE
SOGLIOLA:
PRIVA DI SIMMETRIA
RANA PESCATRICE:
SIMMETRIA BILATERALE
La rana pescatrice e la sogliola sono entrambi predatori di fondo, ma
con diverse strategie predatorie e di sopravvivenza.

17. E LE PIANTE ? OSSERVIAMO alcuni organismi vegetali o
parti di essi.

18. E’ possibile trovare UNO O PIÙ ASSI DI SIMMETRIA, OPPURE NESSUNA
SIMMETRIA.

19. Analizziamo subito una pianta intera e controlliamo se si osservano simmetrie.
In alcuni alberi la forma della CHIOMA vista di fronte può suggerire una
SIMMETRIA BILATERALE con il tronco come asse.
Inoltre, lo stesso albero, quando PERDE LE FOGLIE, evidenzia la
MANCANZA DI SIMMETRIA nella disposizione dei rami.

20. Inoltre, controlliamo le differenze di crescita tra animali e piante.
Negli ANIMALI il
singolo organismo è a
crescita LIMITATA,
aumenta la superficie e il
volume
MANTENENDO LA
STESSA FORMA.
L’accrescimento delle
PIANTE è
potenzialmente
ILLIMITATO e si
verifica per aggiunta di
moduli che
MODIFICANO LA
FORMA (radici, fusti,
foglie, fiori).

21. NEGLI ANIMALI LA BILATERALITÀ PUÒ ESSERE
LEGATA AL MOVIMENTO.
I MOVIMENTI DELLE PIANTE SUPERIORI SONO LIMITATI,
L’INTERO ORGANISMO È SOSTANZIALMENTE
IMMOBILE.
QUINDI NON APPARE VANTAGGIOSA LA SIMMETRIA
BILATERALE.
LA CRESCITA PER AGGIUNTA DI MODULI RENDE POCO
EFFICIENTE MANTENERE QUALSIASI TIPO DI
SIMMETRIA PER L’INTERO ORGANISMO.
INOLTRE NELLE PIANTE LA NECESSITÀ DI AUMENTARE
LA SUPERFICIE FOTOSINTETICA E AVVICINARE ALLA
LUCE LE FOGLIE FACILITA L’ACCRESCIMENTO NON
SIMMETRICO DI TUTTE LE STRUTTURE.
L’EFFETTO È EVIDENTE NEI FUSTI RAMPICANTI, PRIVI
DI UN’ARCHITETTURA PREDETERMINATA.

22. ANALIZZIAMO ORA LE SINGOLE PARTI DI UNA PIANTA
LE FOGLIE
Da sinistra: le foglie palmate del ricino (Ricinus), sezioni di foglioline di muschio (Mnium), una fronda di
felce (Pteridium).
 E’ PIÙ FACILE TROVARE SIMMETRIE: la maggior parte
delle foglie sono esempi di simmetria bilaterale, dove l’asse
coincide con la nervatura principale.
 Anche le singole foglioline dei muschi, nella loro semplicità, sono
strutturate secondo la simmetria bilaterale.
 Tuttavia nelle felci
le singole fronde mostrano spesso
delle SIMMETRIE APPARENTI, che osservando più
attentamente si rivelano asimmetrie.

23. RADICI E FUSTI
Sono spesso organi assili, la cui sezione mostra una SIMMETRIA
RADIALE, perpendicolare alla direzione di accrescimento.
Sezione di
fusto di
equiseto
Sezione di
radice
Tronco d’albero
sezionato

24. I FIORI
I FIORI
ATTUALI
hanno
SIMMETRIE
RADIALI
(corolla rotata)
o BILATERALI
(corolla
bilabiata).
corolla rotata a 5 petali (Rosa) fiore a gruppi di 3 pezzi (Narcissus)
corolla bilabiata a Quasi tutti i fiori
petali saldati hanno i vari pezzi
(Digitalis) inseriti su livelli molto
ravvicinati, quasi su
uno stesso piano
(fiori ciclici).

25. La struttura dei FIORI PIÙ ANTICHI Infine, in due gruppi di PIANTE
presenta una SIMMETRIA RADIALE MOLTO RECENTI (es. Strelitzia) i
SOLO APPARENTE; infatti le parti fiori PERDONO TOTALMENTE
sono inserite a spirale all’apice LA SIMMETRIA.
allungato di un fusto (fiori spiralati).
Oggi è presente solo nelle magnolie
(Magnolia grandiflora) e in poche altre
piante.

26. I FRUTTI
In alcuni la
SIMMETRIA
BILATERALE è
piuttosto evidente,
perché derivati da
foglie bifacciali (es.
il baccello del
fagiolo).
Analogamente la
SIMMETRIA
RAGGIATA di
alcuni fiori viene
mantenuta nei frutti
Albero di Giuda
Gleditsia triacanthos

27. MA ATTENZIONE:
Il classico esempio della mela tagliata a metà per evidenziare una presunta
simmetria bilaterale,
si scontra con l’osservazione che, senza il taglio, tale simmetria scompare.
Se invece guardiamo la mela dall’alto, ne deduciamo una simmetria raggiata,
di cui il taglio suddetto è soltanto uno degli infiniti piani passanti per il centro.

28.  L’architettura dei vegetali offre altri esempi di collegamento con la
matematica.
 La disposizione delle foglie lungo i rami (fillotassi) segue in molti casi
ritmi regolari per evitare la sovrapposizione di foglie e quindi
l’ombreggiamento reciproco.
 Le serie di intervalli fogliari nella spirale di accrescimento di un ramo
sono state studiate dal matematico Fibonacci (XIII sec.) che ha trovato
regolarità esprimibili con frazioni, ad esempio una disposizione pari a 3/8,
con angoli di 135°.
 Non sempre, quindi, la mancanza di simmetrie “classiche” si abbina ad
una semplificazione della struttura.
E’ EVIDENTE CHE LA SIMMETRIA NON
È SUFFICIENTE NEMMENO PER
CLASSIFICARE LE PIANTE

29. CONCLUSIONE
ESISTE UNA CORRELAZIONE FRA FORMA, TIPO DI
SIMMETRIA, MOVIMENTO E MODALITA’ DI VITA
MA
LA SIMMETRIA NON COSTITUISCE UN PARAMETRO
SUFFICIENTE PER LA CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI
PERCHÈ
Pur derivando da antichi progenitori comuni, le condizioni ambientali e la
variabilità genetica costituiscono i fattori limitanti della sopravvivenza,
che, nel tempo, hanno prodotto la differenziazione degli organismi.
La simmetria è risultata fattore vantaggioso per la vita in alcune
condizioni e in alcuni ambienti.
Nelle stesse condizioni e negli stessi ambienti, tuttavia, altri gruppi di
organismi viventi hanno trovato vantaggiosi altri tipi di simmetria, o più
spesso, vistose asimmetrie.

30. LO STUDIO DELLE DIVERSE SIMMETRIE NEGLI
ESSERI VIVENTI SI È RIVELATO, TUTTAVIA, MOLTO
UTILE
perchè ha permesso di:
cogliere analogie e differenze utili per la formazione di categorie in cui
raggruppare tutti gli organismi
conoscere la distribuzione della massa corporea e la disposizione dei
diversi organi, rispetto all’intero organismo, importanti per
comprendere la sua architettura generale e le parti che lo
compongono.
fornire interessanti spunti per confrontare i piani strutturali dei diversi
animali e per interpretare i loro vari stili di vita.