چرا بدن‌های ما تا این اندازه قرینه (یا نزدیک به قرینه) اند؟ (دست کم در لایه‌ی خارجی)
16 thoughts on “چرا بدن‌های ما تا این اندازه قرینه‌اند؟”
آقا این سوالای پشت سر هم جواب هم در آینده داره یا اینکه خودمون و هستیم و جواب های خودمون؟
افشین: جواب که نداره! :) این‌ها سوال‌هایی بودن که قبل‌تر در توییتر پرسیده بودم و تازه به ذهنم رسیده که این‌جا منتشر کنم؛ اتفاقن ایده‌ی خیلی خوبی هم به نظر می‌رسه: تا الان از کامنت‌هایی که دوستان گذاشته‌اند، خیلی چیزها یاد گرفتم و انتظار نداشتم تا این اندازه جواب‌های جالبی بگیرم!
بدن ما از داخل هم خیلی قرینه است . تنها اندامی که به طور قرینه بهش خون رسانی نمیشه قلب هست . هر عصب یه سمت راستی داره و یه چپی . هر رگ خونی . هر ماهیچه .
جواب کلیشه‌ای: انتخاب طبیعی، اینجوری ما رو ترجیح داده!
جواب بهتر: در روند انتخاب جنسی، شانس با اونایی بوده که صورت و شکل متقارنی داشتن چون به‌نظر بهتر(زیبا) می‌رسیدند.
جواب منطقی: تو دنیای ما(در حالت کلی)، تقارن بهتر جواب میده: یعنی:تناسب، توازن، تعادل(تاکید بیشتر) و آرامش.
جواب تخیلی: شاید ما فکر می‌کنیم بدن‌هامون متقارن هستند، اگه یک موجود فرازمینی بیاد و ما رو ببینه، نظرش فرق کنه.
یک جواب دیگه: چون الگوی مشخصی داره.
قرینگی به زاویه دید بستگی داره! شخصی که ایستاده با ترسیم یه خط عمودی ظاهر قرینه ای داره، اما شخصی که افقی دراز کشیده با همون خط عمودی دیگه قرینه نیست… در این پاسخ استدلال اشتباهی وجود داره؟
مرجان: پس با این ترتیب سوال من بیشتر هم شد؛ این که نه تنها در بیرون، که در درون هم به نسبت قرینه‌ایم و چه لزومی داشته که تا این حد قرینه باشیم؟
صاد:
– در مورد جواب کلیشه‌ای: از قضا سوال بعدی من همین میشه که چرا انتخاب طبیعی از قرینگی پشبیبانی کرده؟
– در مورد جواب بهتر: باز هم جای سواله که چرا باید قرینگی ترجیح داشته باشه؛ به نظرم به طور کلی ریشه‌ی اصلی زیبایی به بقا ربط پیدا می‌کنه و ناخودآگاه عاملی که از نظر بقا تاثیر بیشتری داره باید به عنوان زیبا شناخته بشه. البته این جمله رو باید با کمی احتیاط در نظر گرفت چرا که بعضی عامل‌ها که ما به عنوان زیبایی می‌دونیم (مثل بعضی رنگ‌ها و تزیینات در پرنده‌ها) ممکنه نوعی معلولیت به حساب بیان که وجودشون نشون‌دهنده‌ی اینه که اون موجود چنان خوب بوده که با وجود این معلولیت‌ها تونسته بقا پیدا کنه.
– در مورد جواب منطقی: جالب بود، هرچند که مطمئن نیستم آیا واقعن تقارن برتری‌های فیزیکی به همراه میاره یا نه.
– در مورد جواب تخیلی: حتا با اون وجود هم باز سوال پابرجاست که چرا بدن‌های ما تا این اندازه که ما درک می‌کنیم متقارن‌اند؟
– در مورد یک جواب دیگه: راستش این مورد رو متوجه نشدم!
حسین: نه، در اون استدلال اشتباهی وجود نداره. پس شاید با این ترتیب سوالم رو اصلاح کنم: چرا بدن‌های ما کمابیش حول یک صفحه‌ی خاص که عمود بر زمینه، قرینه‌اند؟ (یعنی هم‌چنان اصل سوال پابرجاست)
(۱) اگر قرینه نباشیم چطور باشیم؟ متقارن بودن کم هزینه‌تر است. مثل یک الاکلنگ که دو طرف آن دو وزن مساوی قرار گرفته باشد. وزن‌ها و نیروهای متضاد هم را خنثی می‌کنند و هزینه‌ی «نگه‌داشتن تعادل» کمتر می‌شود.
(۲) مثال دیگر که متقارن بودن کم هزینه‌تر است. یک ماهی قرار است زاویه‌ی دید حداکثری را با چشم‌هایش پوشش دهد. در کدام حالت قرارگیری چشم‌ها با چشم کمتری می‌توان زوایه‌ی دید را حداکثری کرد؟ در حالتی که یک یا چند چشم در یک سوی بدن باشند؟ یا در حالتی که در دو سوی متضاد قرار گرفته باشند؟
(۳) اما چرا دو سو؟ چرا نه سه سو یا بیشتر؟ چرا اغلب تقارن‌ّهایی که می‌بینیم محوری هستند و نه مرکزی؟ به خاطر اینکه ما در یک جهان محوری زندگی می‌کنیم: جاذبه همه چیز را به بالا و پایین تقسیم می‌کند. بالا با پایین فرق می‌کند اما چپ با راست فرق نمی‌کند (از نظر انرژی پتانسیل و تعادل دو جسم که در شرایط مساوی در ارتفاع مساوی قرار داشته باشند متناظر هستند اما دو جسم که در ارتفاع‌های مختلف قرار گرفته باشند سطوح انرژی مختلفی دارند).
(۲) پدیده‌ی «حشو» یا redundancy هم می‌تواند در کار باشد. دو کلیه بهتر از یک کلیه است چون یکی اضافه است. مکانیسم‌های زیستی از این پدیده به وفور استفاده می‌کنند تا قدرت پایداری خود را افزایش دهند. حدس می‌زنم بک‌آپ‌ها برای اینکه به یک میزان قابل استفاده باشند خودشان را در قالب‌های متقارن نشان دهند. چشمی که زیر شکم من باشد کمتر به دردم می‌خورد اگر تک چشم اصلی‌ام را از دست بدهم. اما چشمی که در همان ارتفاع از چشم دیگرم هست کارکرد معادلی را به من می‌دهد.
آخرین مورد (۴) بود. طبعا :)
روزبه:
منظور از الگو داشتن: وقتی ژن می‌خواد خودش رو تکثیر کنه، راحت‌ترین کار کپی کردن. وقتی نصف یک بدن(عضو، بافت و..) رو داره، همون نصف رو کپی می‌کنه و بدن رو می سازه. احتمال اینکه قرینگی هزینه نهایی تکثیر رو بیاره پایین معقول‌تر.
۲. ما نمی‌دونیم عدم قرینگی در ابتدای حیات بوده یا نه(اما خب بوده چون بعضی‌ها هنوز هستن: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_animals_featuring_external_asymmetry ) ولی میشه این‌طور حساب کرد بدن‌هایی که دارای قرینه بودن خصوصا در مراحل پیشرفته فرگشت شانس بیشتری برای بقا داشتن(در برابر بدن‌های عدم قرینه).
بامداد: خیلی جالب بود! من وقتی این سوال به ذهنم رسید، بیشتر با این پیش‌زمینه در ذهنم بود که تشکیل تقارن هزینه داره و برام مساله بود که چرا باید چنین هزینه‌ای بدیم. شاید اگر دقیق‌تر بگیم، بیشتر موجودات زنده (یا شاید بیشتر جانوران) تقارن صفحه‌ای دارن؛ شاید تقارن محوری در گیاهان بیشتر دیده میشه. به این هم فکر نکرده بودم که جاذبه عامل شکستن تقارن (symmetry breaking) است. با این ترتیب میشه تعمیم داد و گفت که احتمال این که موجودات دریایی تقارن محوری یا نقطه‌ای داشته باشن بیش‌تره، چرا که اثر جاذبه در داخل آب به مراتب کمتر از اثرش روی زمینه.
صاد: جالب بود! به ذهنم نرسید از دید کپی کردن به مساله نگاه کنم. مقاله‌ی ویکی‌پدیا در مورد موجودات ناقرینه هم خیلی جالب بود؛ از دید من کمابیش قرینه، بعضی‌هاشون بیشتر به اختلال شبیه بودن :)
با دریا موافقم. همین‌طور شهودی می‌تونم حدس بزنم که جانورهای دریایی راحت‌تر به سمت تقارن‌های محوری یا مرکزی میل کنن.
به نظر من هم دلیل اصلی دنیای سه بعدی هست که یک درجه آزادی با توجه به راستای عمودی جاذبه کم شده. به همین دلیل، برای بیشتر جانداران، چون هیچ برتری در گزینش چپ یا راست وجود نداشته، تقارن محوری در راستای عمودی درست شده.
البته، در برخی موارد، این تقارن می‌تونه به شکلی که چپ و راستی وجود نداشته باشه، بیانجامه. مانند گیاهان که می‌تونن در همه راستاهای موازی سطح، شاخه داشته باشند. البته، عوامل دیگری هم هست که می‌تونه تقارن رو محدود به راستاهای ویژه‌ای کنه، برای نمونه راستای تابش خورشید ممکنه راستای رویش شاخه‌ها رو پایبند زاویه‌های ویژه‌ای کنه.
در برخی موارد هم فرگشت راهی غیر از تقارن رو رفته. برای نمونه دستگاه گوارش و محل قلب در سینه متقارن نیست. یا برخی خرچنگ‌ها، یک انبر خیلی بزرگ و یک انبر کوچک دارند (احتمالا مثل دو تا سایز مختلف آچار/پیچ‌گوشتی، بیشتر به کار می‌اومده: دقت در برابر قدرت). از سوی دیگه، گاهی از دید آناتومی تقارن هست، ولی از دید کارکردی نیست. شناخته‌شده‌ترین‌ش هم تفاوت نیم‌کره‌های مغز هست و پدیده راست/چپ‌دستی هست که فرضیه‌هایی هم براش وجود داره که بیشترشون به فرگشت مغز در فرایند توانمندی برای سخن گفتن پیوند پیدا می‌کنند.
درباره چشم (و گوش)، مساله توانایی دید ۳ بعدی هست که در یک دنیای ۳ بعدی خیلی مهمه و تقارن با دقت خیلی زیاد مورد نیاز هست.
در نهایت، اگر خیلی دقیق اندام‌های بدن رو اندازه‌گیری کنی، خیلی هم متقارن نیستن و همیشه اختلاف‌های جزیی هست.
آقا این سوالای پشت سر هم جواب هم در آینده داره یا اینکه خودمون و هستیم و جواب های خودمون؟
افشین: جواب که نداره! :) این‌ها سوال‌هایی بودن که قبل‌تر در توییتر پرسیده بودم و تازه به ذهنم رسیده که این‌جا منتشر کنم؛ اتفاقن ایده‌ی خیلی خوبی هم به نظر می‌رسه: تا الان از کامنت‌هایی که دوستان گذاشته‌اند، خیلی چیزها یاد گرفتم و انتظار نداشتم تا این اندازه جواب‌های جالبی بگیرم!
بدن ما از داخل هم خیلی قرینه است . تنها اندامی که به طور قرینه بهش خون رسانی نمیشه قلب هست . هر عصب یه سمت راستی داره و یه چپی . هر رگ خونی . هر ماهیچه .
جواب کلیشه‌ای: انتخاب طبیعی، اینجوری ما رو ترجیح داده!
جواب بهتر: در روند انتخاب جنسی، شانس با اونایی بوده که صورت و شکل متقارنی داشتن چون به‌نظر بهتر(زیبا) می‌رسیدند.
جواب منطقی: تو دنیای ما(در حالت کلی)، تقارن بهتر جواب میده: یعنی:تناسب، توازن، تعادل(تاکید بیشتر) و آرامش.
جواب تخیلی: شاید ما فکر می‌کنیم بدن‌هامون متقارن هستند، اگه یک موجود فرازمینی بیاد و ما رو ببینه، نظرش فرق کنه.
یک جواب دیگه: چون الگوی مشخصی داره.
قرینگی به زاویه دید بستگی داره! شخصی که ایستاده با ترسیم یه خط عمودی ظاهر قرینه ای داره، اما شخصی که افقی دراز کشیده با همون خط عمودی دیگه قرینه نیست… در این پاسخ استدلال اشتباهی وجود داره؟
مرجان: پس با این ترتیب سوال من بیشتر هم شد؛ این که نه تنها در بیرون، که در درون هم به نسبت قرینه‌ایم و چه لزومی داشته که تا این حد قرینه باشیم؟
صاد:
– در مورد جواب کلیشه‌ای: از قضا سوال بعدی من همین میشه که چرا انتخاب طبیعی از قرینگی پشبیبانی کرده؟
– در مورد جواب بهتر: باز هم جای سواله که چرا باید قرینگی ترجیح داشته باشه؛ به نظرم به طور کلی ریشه‌ی اصلی زیبایی به بقا ربط پیدا می‌کنه و ناخودآگاه عاملی که از نظر بقا تاثیر بیشتری داره باید به عنوان زیبا شناخته بشه. البته این جمله رو باید با کمی احتیاط در نظر گرفت چرا که بعضی عامل‌ها که ما به عنوان زیبایی می‌دونیم (مثل بعضی رنگ‌ها و تزیینات در پرنده‌ها) ممکنه نوعی معلولیت به حساب بیان که وجودشون نشون‌دهنده‌ی اینه که اون موجود چنان خوب بوده که با وجود این معلولیت‌ها تونسته بقا پیدا کنه.
– در مورد جواب منطقی: جالب بود، هرچند که مطمئن نیستم آیا واقعن تقارن برتری‌های فیزیکی به همراه میاره یا نه.
– در مورد جواب تخیلی: حتا با اون وجود هم باز سوال پابرجاست که چرا بدن‌های ما تا این اندازه که ما درک می‌کنیم متقارن‌اند؟
– در مورد یک جواب دیگه: راستش این مورد رو متوجه نشدم!
حسین: نه، در اون استدلال اشتباهی وجود نداره. پس شاید با این ترتیب سوالم رو اصلاح کنم: چرا بدن‌های ما کمابیش حول یک صفحه‌ی خاص که عمود بر زمینه، قرینه‌اند؟ (یعنی هم‌چنان اصل سوال پابرجاست)
(۱) اگر قرینه نباشیم چطور باشیم؟ متقارن بودن کم هزینه‌تر است. مثل یک الاکلنگ که دو طرف آن دو وزن مساوی قرار گرفته باشد. وزن‌ها و نیروهای متضاد هم را خنثی می‌کنند و هزینه‌ی «نگه‌داشتن تعادل» کمتر می‌شود.
(۲) مثال دیگر که متقارن بودن کم هزینه‌تر است. یک ماهی قرار است زاویه‌ی دید حداکثری را با چشم‌هایش پوشش دهد. در کدام حالت قرارگیری چشم‌ها با چشم کمتری می‌توان زوایه‌ی دید را حداکثری کرد؟ در حالتی که یک یا چند چشم در یک سوی بدن باشند؟ یا در حالتی که در دو سوی متضاد قرار گرفته باشند؟
(۳) اما چرا دو سو؟ چرا نه سه سو یا بیشتر؟ چرا اغلب تقارن‌ّهایی که می‌بینیم محوری هستند و نه مرکزی؟ به خاطر اینکه ما در یک جهان محوری زندگی می‌کنیم: جاذبه همه چیز را به بالا و پایین تقسیم می‌کند. بالا با پایین فرق می‌کند اما چپ با راست فرق نمی‌کند (از نظر انرژی پتانسیل و تعادل دو جسم که در شرایط مساوی در ارتفاع مساوی قرار داشته باشند متناظر هستند اما دو جسم که در ارتفاع‌های مختلف قرار گرفته باشند سطوح انرژی مختلفی دارند).
(۲) پدیده‌ی «حشو» یا redundancy هم می‌تواند در کار باشد. دو کلیه بهتر از یک کلیه است چون یکی اضافه است. مکانیسم‌های زیستی از این پدیده به وفور استفاده می‌کنند تا قدرت پایداری خود را افزایش دهند. حدس می‌زنم بک‌آپ‌ها برای اینکه به یک میزان قابل استفاده باشند خودشان را در قالب‌های متقارن نشان دهند. چشمی که زیر شکم من باشد کمتر به دردم می‌خورد اگر تک چشم اصلی‌ام را از دست بدهم. اما چشمی که در همان ارتفاع از چشم دیگرم هست کارکرد معادلی را به من می‌دهد.
آخرین مورد (۴) بود. طبعا :)
روزبه:
منظور از الگو داشتن: وقتی ژن می‌خواد خودش رو تکثیر کنه، راحت‌ترین کار کپی کردن. وقتی نصف یک بدن(عضو، بافت و..) رو داره، همون نصف رو کپی می‌کنه و بدن رو می سازه. احتمال اینکه قرینگی هزینه نهایی تکثیر رو بیاره پایین معقول‌تر.
۲. ما نمی‌دونیم عدم قرینگی در ابتدای حیات بوده یا نه(اما خب بوده چون بعضی‌ها هنوز هستن: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_animals_featuring_external_asymmetry ) ولی میشه این‌طور حساب کرد بدن‌هایی که دارای قرینه بودن خصوصا در مراحل پیشرفته فرگشت شانس بیشتری برای بقا داشتن(در برابر بدن‌های عدم قرینه).
۳. یک سری منبع:
http://www2.estrellamountain.edu/faculty/farabee/BIOBK/biobookdiversity_7.html
سرچ تو گوگل: symmetry biology و symmetry evolution
بامداد: خیلی جالب بود! من وقتی این سوال به ذهنم رسید، بیشتر با این پیش‌زمینه در ذهنم بود که تشکیل تقارن هزینه داره و برام مساله بود که چرا باید چنین هزینه‌ای بدیم. شاید اگر دقیق‌تر بگیم، بیشتر موجودات زنده (یا شاید بیشتر جانوران) تقارن صفحه‌ای دارن؛ شاید تقارن محوری در گیاهان بیشتر دیده میشه. به این هم فکر نکرده بودم که جاذبه عامل شکستن تقارن (symmetry breaking) است. با این ترتیب میشه تعمیم داد و گفت که احتمال این که موجودات دریایی تقارن محوری یا نقطه‌ای داشته باشن بیش‌تره، چرا که اثر جاذبه در داخل آب به مراتب کمتر از اثرش روی زمینه.
صاد: جالب بود! به ذهنم نرسید از دید کپی کردن به مساله نگاه کنم. مقاله‌ی ویکی‌پدیا در مورد موجودات ناقرینه هم خیلی جالب بود؛ از دید من کمابیش قرینه، بعضی‌هاشون بیشتر به اختلال شبیه بودن :)
با دریا موافقم. همین‌طور شهودی می‌تونم حدس بزنم که جانورهای دریایی راحت‌تر به سمت تقارن‌های محوری یا مرکزی میل کنن.
به نظر من هم دلیل اصلی دنیای سه بعدی هست که یک درجه آزادی با توجه به راستای عمودی جاذبه کم شده. به همین دلیل، برای بیشتر جانداران، چون هیچ برتری در گزینش چپ یا راست وجود نداشته، تقارن محوری در راستای عمودی درست شده.
البته، در برخی موارد، این تقارن می‌تونه به شکلی که چپ و راستی وجود نداشته باشه، بیانجامه. مانند گیاهان که می‌تونن در همه راستاهای موازی سطح، شاخه داشته باشند. البته، عوامل دیگری هم هست که می‌تونه تقارن رو محدود به راستاهای ویژه‌ای کنه، برای نمونه راستای تابش خورشید ممکنه راستای رویش شاخه‌ها رو پایبند زاویه‌های ویژه‌ای کنه.
در برخی موارد هم فرگشت راهی غیر از تقارن رو رفته. برای نمونه دستگاه گوارش و محل قلب در سینه متقارن نیست. یا برخی خرچنگ‌ها، یک انبر خیلی بزرگ و یک انبر کوچک دارند (احتمالا مثل دو تا سایز مختلف آچار/پیچ‌گوشتی، بیشتر به کار می‌اومده: دقت در برابر قدرت). از سوی دیگه، گاهی از دید آناتومی تقارن هست، ولی از دید کارکردی نیست. شناخته‌شده‌ترین‌ش هم تفاوت نیم‌کره‌های مغز هست و پدیده راست/چپ‌دستی هست که فرضیه‌هایی هم براش وجود داره که بیشترشون به فرگشت مغز در فرایند توانمندی برای سخن گفتن پیوند پیدا می‌کنند.
درباره چشم (و گوش)، مساله توانایی دید ۳ بعدی هست که در یک دنیای ۳ بعدی خیلی مهمه و تقارن با دقت خیلی زیاد مورد نیاز هست.
در نهایت، اگر خیلی دقیق اندام‌های بدن رو اندازه‌گیری کنی، خیلی هم متقارن نیستن و همیشه اختلاف‌های جزیی هست.
مردی از سرزمین دانش: جالب بود! :)