Перуница

» » Правое и левое, симметрия и асимметрия в природе

Природа » 

Правое и левое, симметрия и асимметрия в природе

Правое и левое, симметрия и асимметрия в природе


Растения и животные


Поскольку во Вселенной рассеяны миллиарды галактик и в каждой из них — миллиарды звезд, разумно предположить, что вокруг многих звезд обращаются планеты и на некоторых из них должна быть жизнь. «Печальное зрелище!» — восклицал Томас Карлейль, когда рассуждал о возможности существования миллионов планет во Вселенной. «Если они населены, то сколько там зла и глупости, а если безлюдны — сколько места пропадает!»

В настоящий момент никто не знает, встречается ли жизнь, хоть в какой-то форме, по всей Вселенной или она ограничена только нашей Галактикой или даже нашей Солнечной системой. Мы даже не знаем, существует ли жизнь на Марсе и Венере — ближайших к Земле планетах. Однако быстро приближается время, когда на некоторые из этих вопросов будет получен ответ.

Не пройдет и десятилетия, как по Марсу и Венере поползут наши роботы, передавая на Землю то, что они там «видят». Конечно, космонавты скоро начнут исследовать нашу ближайшую соседку Луну, но условия там слишком суровы, и никто всерьез не ожидает, что на Луне существует хоть какая-то жизнь.

Предположим, что некоторые формы жизни развились на Марсе — условия на этой планете ближе всего к земным. Будут ли эти формы резко отличаться от всего того, например, что в состоянии придумать писатели-фантасты? Или у них будут черты, общие с жизнью, которую мы знаем? На эти темы, конечно, можно лишь фантазировать, но что касается вопросов симметрии, то тут мы можем сделать некоторые обоснованные предположения.

На Земле жизнь зародилась в сферически симметричных формах, а потом стала развиваться по двум главным направлениям: образовался мир растений, обладающих симметрией конуса, и мир животных с билатеральной симметрией. Есть веские основания считать, что эволюция на любой планете, раз начавшись, будет происходить подобным же образом.

Простейшие одноклеточные существа плавали в море во взвешенном состоянии без ясно выраженного направления, их постоянно переворачивало, а сферически симметричная форма была естественной. Но, как только эти существа закреплялись за дно моря или за сушу, у них сразу появлялась ось направления верх — низ.

Корень любого растения можно сразу же отличить от его верхней части. Но ни в море, ни в воздухе нет ничего такого, что позволяло бы различать направления справа — налево и вперед — назад. Именно по этой причине все растительные формы имеют в общем-то коническую симметрию: у них нет горизонтальной плоскости симметрии, но зато есть бесчисленное множество вертикальных плоскостей. У дерева, например, есть очевидные вершина и основание, но вряд ли кто отличит у дерева переднюю часть от задней или правую от левой.

Большинство нераспустившихся цветов обладает почти конической симметрией. Плоды иногда бывают сферически симметричными (без учета плодоножки, соединяющей его с растением) — это апельсины, дыни, кокосовые орехи и т. д. Цилиндрическую симметрию (бесконечное множество плоскостей симметрии, проходящих через общую ось, и одна плоскость, перпендикулярная этой оси и делящая ее пополам) имеют такие плоды, как виноград и кабачки; яблоки и груши обладают конической симметрией. (И цилиндрическую и коническую симметрии биологи называют «радиальной симметрией».) Бананы билатерально симметричны. Из- за искривления банан можно разрезать на зеркальные половинки только вдоль одной плоскости.

Существуют ли в растительном мире примеры асимметрии, то есть полного отсутствия плоскостей симметрии? Да, и наиболее разительные примеры такого рода — растения спиральной формы. Спираль нельзя совместить с ее зеркальным изображением. Она, следовательно, может существовать в двух отчетливо различающихся формах: правая спираль, примером которой служит шуруп, врезающийся в дерево, если его вращать по часовой стрелке, и левая спираль — зеркальное изображение правой.

Спиральность встречается в растительном мире сплошь и рядом, не только в стеблях и усиках, но и в строении бесчисленного множества зерен, цветов, шишек и листьев, а также в самом расположении листьев на стеблях.

В наиболее правильной форме спиральность проявляется у ползучих и вьющихся растений. Большинство вьющихся растений, поднимаясь по стволам и стеблям других растений, завивается в правую спираль, но известны тысячи видов, вьющихся в противоположную сторону. У некоторых видов существуют и правая, и левая спирали, но обычно направление вращения для данного вида фиксировано и никогда не меняется. Жимолость, например, всегда образует левую спираль, семейство вьюнков (из них широко известен вьюнок пурпурный) — всегда правую. Если два растения одинаковой спиральности переплетаются, обвивая друг друга, то получается довольно правильная двойная «пружина», а если спиральность разная, то образуется безнадежно запутанный клубок. Буйное лево-правое сплетение вьюнка и жимолости, например, всегда пленяло английских поэтов.

Жимолость
Жимолость

В 1617 году Бен Джонсон написал в стихотворении «Очаровательное видение»:

...голубой вьюнок обвил любовно жимолость...

У Шекспира в первой сцене четвертого акта пьесы «Сон в летнюю ночь» королева Титания говорит Основе (голова которого была превращена Пэком в ослиную):

Спи! Я тебя руками обовью...
...Так жимолость душистая с вьюнком*
В объятии сплетается двойным венком.

__________
*Во времена Шекспира вьюнок иногда назывался словом «woodbine», а не «bindweed», как сейчас. Слово «woodbine» позднее стало применяться исключительно для обозначения жимолости, и факт этот приводил в смущение многих шекспироведов, которых, вообще-то говоря, смутить нетрудно. Некоторые из них при толковании упомянутого отрывка доходили до абсурда, предполагая что прекрасная королева Титания «однажды ночью», говоря о свидании с Основой, сравнивала их объятия со сплетением жимолости с жимолостью. Разная спиральность вьюнка («bind weed») и жимолости придает, конечно, больше смысла страстной метафоре Титанни.


Вьюнок

В недавнее время очаровательную песню о любви вьюнка и жимолости написал лондонский поэт Майкл Флэндерс (сам, между прочим, левша), а на музыку эту песню положил его друг Дональд Суонн. Во время посещения Музея естественной истории в Кенсингтоне Флэндерс был поражен экспозицией, рассказывающей о повадках «правых» и «левых» вьющихся растений. Так и родилась его песня «Неудачный союз».

Вьющиеся растения образуют спираль, не только обвиваясь вокруг других предметов. Их стебли скручены в том же направлении. Иногда два или несколько стеблей одного и того же растения свиваются друг с другом, образуя подобие веревки. Бегнониевые*, например, стремятся образовывать тройные спирали, закрученные вправо, а жимолость — двойные спирали, закрученные влево. Иногда кора на стволах буков, каштанов и других деревьев образует ярко выраженный спиральный узор, который у растений одного и того же вида может завиваться как вправо, так и влево.
__________
*Бегнониевые (Bignoniaceae) — семейство спайнолепестных двудольных растений. На юге СССР имеется декоративное дерево катальпа из этого семейства в виде лазающей лианы.

Животные, неспособные двигаться самостоятельно и развивающиеся на одном месте, например морские анемоны, обладают обычно радиальной симметрией конического типа, подобно большинству растений. Медленные, малоподвижные животные — иглокожие (морские звезды, морские огурцы) и медузы — точно так же имеют коническую симметрию. Они пассивно плавают в море или лежат на дне, где и пища и опасность приближаются к ним с одинаковой вероятностью со всех сторон.

Однако, как только данный вид приобретает способность передвигаться достаточно быстро, у животных этого вида неизбежно появляются свои особенности строения, позволяющие отличить заднюю сторону от передней.

В море, например, способность быстро передвигаться в поисках пищи дает животному большое преимущество перед неподвижными и малоподвижными формами жизни. Рот, очевидно, более эффективен, когда он расположен в передней части тела, а не в задней. Одной этой черты — положения рта, — конечно, уже вполне достаточно для того, чтобы отличить переднюю часть тела рыбы от задней (или, как предпочитают говорить биологи: цефальную часть от каудальной). Другие части организма, глаза например, тоже более полезны впереди, около рта, чем сзади. Рыба хочет видеть, куда она плывет, а не где она только что была. Иными словами, сам факт движения в водной среде с неизбежностью привел к тому, что силы, управляющие эволюцией, создали у морских животных черты, отличающие переднюю часть тела от задней.


В то же время сила тяжести вызывает появление различий между верхней и нижней половинами тела, или, если снова обратиться к языку биологов, между дорсальной и вентральной половинами.

Когда, например, человек выпрямляется, тогда, конечно, дорсальная и вентральная стороны становятся у него передней и задней, а цефальная и каудальная — верхней и нижней, но в настоящей главе мы ограничиваемся рассмотрением морских животных.

А как обстоит дело с правым и левым? Подумав немножко, можно понять, что у морских животных нет различий между правой и левой сторонами. С точки зрения плывущей рыбы направления вперед и назад отличаются очень сильно — сюда она плывет, а оттуда приплыла. Заметная разница существует и между направлениями вверх и вниз. Всплывая, рыба достигает поверхности моря. Опускаясь, натыкается на океанское дно. Но не все ли ей равно — повернуть направо или налево? Повернув направо, она обнаруживает то же самое море с тем же самым содержимым, что и при повороте налево. Нет силы, подобной силе тяжести, которая бы действовала вдоль одного определенного горизонтального направления. Именно по этой причине разные части тела рыбы — глаза, плавники и т. д. — развиваются одинаково справа и слева.

Если бы способность смотреть лишь в одну сторону, в правую например, давала плывущей рыбе какие-то преимущества, то у рыб был бы только один глаз — справа. Однако такого преимущества нет. Легко понять, почему сохранилась только одна плоскость симметрии, разделяющая рыбу на правую и левую зеркально симметричные половинки.

Когда пресмыкающиеся (Reptilia) выползли на сушу и превратились в процессе эволюции в птиц и млекопитающих, то и в новой обстановке не было ничего такого, из-за чего стоило бы изменить билатеральную симметрию. Направления вверх и вниз оказывали теперь еще большее влияние на строение тела животного, поскольку для передвижения по земле требовались конечности. Болтающиеся в воздухе ноги принесли бы мало пользы! Конечно, различие между направлениями вперед и назад сохранило всю свою важность. Что касается правой и левой сторон, то в этом отношении и на суше и в воздухе сохранялась та же симметрия, что и в море. Зверь в джунглях или птица в небе видят, что окружающая обстановка слева и справа примерно одинакова. Нетрудно понять, почему тела животных, обитающих на суше и в воздухе, сохранили ту же билатеральную симметрию, что и тела морских животных. Г. С. М. Коксетер в своей прекрасной книге «Введение в геометрию»1 напоминает, что именно эту билатеральную симметрию Уильям Блэйк описал в известных строках:

«Tyger! Tyger! burning bright
On the forests of the night.
What immortal hand or eye
Dare frame thy fearful symmetry?»

(«Тигр, о тигр, светлогорящий
В глубине полночной чащи!
Чьей бессмертною рукой
Создан грозный образ твой?»)2
__________
1В русском переводе эта книга выпущена издательством «Мир».

2Перевод С. Я. Маршака. В последней строке, к сожалению, исчезло упоминание о симметрии. — Прим, ред.

Из-за общей симметрии Земли и действующих на нее сил трудно представить себе и в будущем какие-нибудь обстоятельства, которые могли бы изменить этот фундаментальный тип симметрии строения тел животных. Малейшее отклонение от билатеральной симметрии, например потеря правого глаза, сразу окажет отрицательное влияние на способность выживания любого животного. Враг может незаметно подкрасться к нему справа!

Теперь мы в состоянии понять, почему животные на других планетах, если они там есть, способные к передвижению по морю, атмосфере пли по суше, скорее всего тоже будут иметь билатеральную симметрию. На другой планете, как и на Земле, тело животных будет приобретать симметричность под воздействием тех же самых факторов. Сила тяжести обеспечивает принципиальное различие между верхом и низом. А право-левая симметрия сохранится, поскольку между правым и левым направлениями принципиальной разницы нет.

Можем ли мы пойти дальше? Следует ли ожидать более детального сходства внеземных существ с жизнью в той форме, которую мы знаем? Да, следует. В неведомых морях чужой планеты независимо от их химического состава трудно представить созданный в процессе эволюции движитель более простой, чем хвост и плавники. Предположение о том, что эволюция изберет именно такой движитель, подтверждается тем, что даже на Земле он возникал в нескольких случаях независимо.

Плавники и хвост появились у рыбы. Потом некоторые рыбы превратились в амфибий, выбрались на сушу и стали пресмыкающимися. Затем рептилии в процессе развития превращались в млекопитающих. Но когда некоторые млекопитающие вернулись в море, став в конце концов китами и тюленями, их конечности снова превратились в плавники, а хвост —в подобие винта и руля.

Трудно представить себе также более простой способ летать по воздуху, чем с помощью крыльев. И опять-таки даже на Земле крылья в процессе эволюции образовались несколькими независимыми путями. Получили крылья и поднялись в воздух пресмыкающиеся. То же самое произошло с насекомыми. Некоторые грызуны, например летяги, пользуются крыльями для планирующего полета. А у другого животного — летучей мыши — вообще великолепные крылья. Некоторые виды рыб имеют плавники-крылья для планирования — они пользуются ими, чтобы спастись от нападающего хищника. Даже человек, строя самолет, снабжает его «крыльями», похожими на крылья птиц.

Летучая мышь
Летучая мышь

А есть ли способ передвижения по суше более простой, чем с помощью парных конечностей? Ноги собаки как механическая конструкция не так уж сильно отличаются от ног обычной мухи, хотя эволюционировали они совершенно различными путями.

Конечно, колесо тоже очень простое устройство для передвижения, но существуют веские причины, по которым колесу трудно возникнуть в процессе биологической эволюции. Во-первых, колесо должно быть насажено на ось; при этом или само оно должно свободно вращаться на оси, или ось должна свободно вращаться относительно тела. Кроме того, способ приведения «живого колеса» во вращение представляет немалые трудности — огромную анатомическую проблему. В процессе эволюции таких существ возникли бы невероятные затруднения, но, по-моему, преодолимые.

Фрэнк Баум в своей сказке «Мудрец из страны Оз»* придумал расу людей-колесников (Wheelers) с четырьмя ногами, похожими на собачьи, и маленькими колесиками вместо ступней. В книжке «Страшила из страны Оз» того же автора имеется птица Орк с пропеллером на конце хвоста. Если на какой-нибудь планете природа окажется в состоянии создать колесо, то там можно будет найти животных, похожих на велосипеды и автомобили, рыб, напоминающих моторные лодки, и птиц, похожих на самолеты, однако такая перспектива весьма маловероятна.
__________
*Книга А. Волкова «Волшебник изумрудного города» (изд-во «Советская Россия», 1960) представляет собой переработанный и сокращенный вариант книги «Мудрец из страны Оз». — Прим. ред.

Органы чувств глаза, уши и нос — тоже, по-видимому, возникают неизбежно, если живое существо стоит на достаточно высокой эволюционной ступени. Электромагнитные волны — идеальное средство для образования точной картины внешнего мира. Звуковые волны, передаваемые молекулами, являются дополнительным ценным источником информации об окружающей обстановке и воспринимаются ушами.

Приемником отдельных молекул, воспринимаемых в виде запаха различных веществ, является нос*. Поскольку свет, звук и испарение молекул существуют и на других планетах, весьма вероятно, что и там эволюция «изобретет» органы чувств, чтобы позволить организму еще лучше справляться с различными обстоятельствами жизни.
__________
*Нет ничего невероятного в предположении о том, что существуют внеземные живые существа, у которых вкус и обоняние не только являются главными органами чувств, но и основными средствами общения между индивидуумами. Совсем недавно биологи обнаружили, какое большое количество информации передается некоторыми видами земных животных путем прямого выделения особых веществ, называемых теперь феромонами. См. сообщение Эдварда О. Вильсона в майском номере журнала «Сайентифик Америкен» за 1963 год. Издательство «Мир» выпустило в русском переводе книгу Райта «Наука о запахах». — Прим, ред.

На Земле, например, глаз развивался не менее чем тремя независимыми путями, — это доказывает эволюция глаз позвоночных животных, насекомых и моллюсков. У осьминога исключительный орган зрения — в некоторых отношениях он даже лучше нашего.

Глаз осьминога, как у человека, имеет веко, роговицу, радужную оболочку, хрусталик, сетчатку, и тем не менее развитие органа зрения осьминога происходило совершенно независимо от эволюции глаза позвоночных!

Осьминог
Осьминог

Трудно найти более удивительный пример того, как эволюция, действуя двумя не связанными между собой путями, умудрилась создать два сложных инструмента, которые имеют по существу одинаковое строение и одинаковые функции.

Существует достаточно много причин, по которым целесообразно, чтобы глаза и другие органы чувств располагались рядом, образуя подобие лица. Во-первых, расположение глаз, ушей и носа вблизи рта имеет большое преимущество — здесь они приносят наибольшую пользу при поисках пищи. Точно так же выгодно иметь все эти органы ближе к мозгу. Требуется определенное время, чтобы нервный импульс прошел от чувствительных органов до мозга*; чем быстрее распространяется импульс, тем быстрее реагирует животное на пищу или опасность. Даже сам мозг, оценивающий и интерпретирующий данные, передаваемые органами чувств, работает как электрическая схема, как миниатюрная вычислительная машина огромной сложности. По всей вероятности, подобное сплетение нервных клеток и их волокон, по которым распространяются электрические импульсы, — единственно целесообразная форма мозга, которым наделены живые организмы.
__________
*Скорость распространения нервного импульса по нервному волокну различна. Максимальная скорость прохождения импульсов у человека достигает 120 метров в секунду.

Если живые существа на другой планете достигнут уровня умственного развития земного человека, то они, наверное, будут обладать по крайней мере некоторыми «гуманоидными» чертами. Удобно, например, иметь пальцы на концах рук. Такой ценный орган, как мозг, в целях, защиты от повреждений должен быть надежно укрыт и расположен как можно дальше от земли, где удары при движении наиболее вероятны.

Кларк Крэнделл, комик из Чикаго, приводил забавные рассуждения на тему, как удобно было бы иметь органы чувств не там, где они у нас располагаются: имея глаз на кончике пальца, например, можно следить за парадом из толпы, подняв руку вверх и глядя поверх голов; уши под мышками не мерзли бы в холодную погоду; имея рот на макушке, можно положить бутерброд под шляпу и есть его по дороге на работу. Нетрудно понять, почему эволюция лишила нас всех этих «удобств». Глаз на пальце слишком далек от мозга, и его легко повредить. Уши под мышками слышали бы плохо, если только не задирать постоянно руки вверх. Через рот на макушке легко ранить мозг, и потом в этом случае трудно видеть, что ешь, и т. д.

Конечно, условия жизни на разных планетах так разнообразны и всякого рода случайных факторов так много, что трудно надеяться найти на чужой планете существо, которое было бы точной копией какого-то земного вида. Никто не рассчитывает встретить на Марсе слона или жирафа. С другой стороны, жизнь в других мирах может отличаться от земной не так сильно, как некоторые склонны полагать.

Быть может, чудовища, фигурирующие в научной фантастике, не так уж и далеки от действительности. Они могут не походить ни на одно земное существо, и тем не менее их сразу можно будет признать за животных. И в самом деле трудно себе представить, чтобы внеземные создания отличались от земных больше, чем земные животные между собой. Осьминог, утконос, носорог, страус и змея, если бы мы впервые увидели этих животных, показались бы нам не менее странными и невероятными, чем предполагаемые обитатели, скажем, Марса.

У нас на Земле есть свой прекрасный образец космического чудовища. Это брызгун — маленький голубоватый карп, который водится в Центральной Америке; у него четыре глаза! Правда, не в полном смысле этого слова. Его огромные глаза, похожие на пузырьки, разделены непрозрачной пленкой на две половины. Хрусталик у них общий, но роговые и радужные оболочки разные. Эта небольшая рыбка (длина ее около 20 сантиметров) плавает у поверхности так, что оболочка в глазу находится точно на уровне воды. Два «верхних глаза» смотрят над водой, а два «нижних глаза» — под водой.

Брызгун
Брызгун

В следующей главе мы узнаем кое-что об «асимметричной» половой жизни этого любопытного создания.

Странные существа, куда загадочнее нашего брызгуна, возможно, населяют небеса, моря и сушу других планет; но вряд ли они так уж не похожи на земных, что мы даже не сочтем их за животных, если увидим. Главный признак животного, более важный, чем любые особенности строения организма, это все-таки, по-видимому, билатеральная симметрия.


Асимметрия у животных


Право-левая асимметрия «прорывается» иногда не только в радиально симметричном мире растений, но и в билатерально симметричном мире животных. Об этих проявлениях асимметрии можно написать целую книгу. В настоящей главе мы сможем рассмотреть только наиболее интересные примеры.

Как и у растений, асимметрия тесно связана с появлением спиральности у одной из частей тела животного. Конечно, если спираль с одной стороны тела компенсируется противоположно закрученной спиралью с другой, симметрия сохраняется. Это относится к парным, спирально изогнутым клыкам (например, у ископаемых мамонтов) и к великолепным рогам горных баранов и козлов, антилоп и других животных.

Горный баран
Горный баран

Многие крупные кости в грудной клетке, конечностях и в других частях тела животных, в том числе и человека, имеют спиральный изгиб, но те, что находятся слева, имеют своих зеркальных правых двойников. Усики-антенны насекомых иногда образуют пару энантиоморфных спиралей. Крылья птиц, летучих мышей и насекомых также обладают некоторой спиральностью, причем по разные стороны тела спиральность эта «разного знака».

Асимметрия появляется, когда в организме имеется единичная, непарная спираль. Многие виды бактерий, а также сперматозоиды всех высших животных обнаруживают такую спиральную структуру, но самый разительный пример — раковины улиток и других моллюсков. Не все спиральные раковины асимметричны. У наутилуса, например, раковина плоская, и ее можно поэтому рассечь, как спиральную туманность, плоскостью симметрии. Но существуют и тысячи красивых раковин, образующих ярко выраженную правую или левую спираль, некоторые из них изображены на рисунке. Как и у вьющихся растений, спираль эта в большинстве случаев правая, но левая тоже не редкость.

Раковины моллюсков, закрученные вправо
Раковины моллюсков, закрученные вправо

Некоторые из видов моллюсков всегда закручивают раковину вправо, другие — всегда влево. Но в каждом виде встречаются «уроды», имеющие обратную спиральность; такие экземпляры редки и высоко ценятся коллекционерами. Палеонтологами классифицированы и тысячи ископаемых моллюсков со спиральными раковинами, как правыми, так и левыми.

В некоторых районах штатов Небраска и Вайоминг очень часто встречается странное «ископаемое», известное под названием «Чертов штопор». Эти огромные кварцевые спирали высотой до двух метров и более закручены иногда вправо, а иногда влево. Геологи десятилетиями спорили о том, что это такое; одни считали, что это остатки давно вымерших растений, а другие принимали их за стенки спиральных нор животных, которые были предшественниками современных бобров.

«Бобровая теория» в конце концов победила, когда в некоторых «штопорах» были обнаружены останки маленьких грызунов. Подобные же спиральные окаменелости аналогичного происхождения обнаружены и в некоторых районах Европы.

Замечательный пример полета по спирали демонстрируют мексиканские хвостатые летучие мыши, которые сотнями тысяч гнездятся в известняковых пещерах штата Нью-Мексико около Карлсбада. Джозеф Кратч в своей книге «Год в пустыне» (1952 год) очень живо описывает этих летучих мышей, которые, вырываясь из пещеры вереницей, неизменно летят по спирали, закрученной против часовой стрелки.

Кратч был крайне удивлен тем, что летучим мышам удавалось выбирать в своем полете одно и то же направление спирали. «Эта договоренность определенно является «общественно полезной, — пишет он, — без нее вылет из пещеры для летучей мыши был бы почти так же неприятен, как для нас поездка на работу общественным транспортом в часы пик».

Возможно, какую-то роль тут играет сила Кориолиса. Может быть, летучие мыши вылетают из пещер северного полушария по левой спирали, а из пещер южного полушария — по правой? Кратч консультировался с виднейшими специалистами по летучим мышам, но так и не получил по этому вопросу существенной информации. Влияние силы Кориолиса кажется в высшей степени маловероятным; тем не менее направление спирального пути, по которому летучие мыши покидают вертикальную пещеру-колодец, остается интересной загадкой для натуралистов. «Может быть, в один прекрасный день кто-нибудь возьмет списанную аэродинамическую трубу, — пишет Кратч, — поставит ее на попа и посадит на дно несколько сот летучих мышей... Они не идут у меня из головы... Я уже представляю себе, как обращусь в какое-нибудь ученое общество с проектом „Изучение влияния силы Кориолиса на полет летучих мышей“».

Обращаясь к проявлениям асимметрии неспирального типа в животном мире, вспомним один из наиболее необычных примеров такого рода — огромную левую клешню краба-скрипача. Этой клешне и ее характерным движениям краб и обязан своим именем.

Краб-скрипач—левша
Краб-скрипач—левша

У птиц прекрасным примером асимметрии является клёст — маленькая пташка из семейства вьюрковых. У этой птицы верхняя и нижняя части клюва пересекаются как лезвия ножниц двумя способами — один зеркальное отражение другого. У разновидности, преобладающей в Соединенных Штатах, верхняя часть клюва сдвинута влево, у европейского вида, наоборот, — вправо.

Клёст

Этим клювом птицы лущат шишки вечнозеленых растений примерно так же, как домохозяйки снимают специальным ключом крышки консервных банок. Когда шишка вскрыта, птица просовывает свой клюв и извлекает ядрышко. Красочная древняя легенда утверждает, что клёст сжалился над распятым Христом и попытался своим клювом выдернуть гвозди из креста: Тщетное проявление милосердия привело к тому, что клюв у птички изогнулся, а хохолок испачкался в крови.

Клёст

Самки всех классов птиц, за немногим исключением, отличаются право-левой асимметрией яичников и яйцеводов. У молодых птиц развиваются и правый и левый яичники, причем они имеют одинаковую величину; когда птица достигает зрелости, органы с правой стороны вырождаются и становятся бесполезными. Функционирует только левый яйцевод, который в сезон кладки яиц сильно расширяется.

Среди рыб незаурядным примером асимметрии служит огромное семейство плоских рыб, включающих и морского языка и камбалу. Молодые особи этого вида рыб билатерально симметричны и имеют по глазу с каждой стороны тела. Они плавают у поверхности моря, но, когда подрастают, один глаз постепенно перемещается через «макушку», пока оба глаза не окажутся по одну сторону головы, как на профилях, которые рисует Пикассо.

Камбала

Потом бедная рыба опускается на дно и лежит там в песке или иле на своей безглазой стороне, зорко наблюдая за тем, что творится над ней.

Глаза вращаются независимо: одним рыба может смотреть вперед, другим — назад. «Слепая» сторона тела камбалы белесого цвета, верхняя же сторона раскраской и пятнами имитирует морское дно. Некоторые виды обладают даже способностью изменять свою окраску, приспосабливаясь к окружению, и тем самым имеют большую возможность спрятаться от врагов.

Известны сотни видов плоских рыб, и у большинства из них глаза всегда на правой стороне, у некоторых же — на левой. Палтус — это камбала-правша, а тюрбо — камбала-левша. Существуют морские языки-правши, плавающие только в европейских водах, и морские языки-левши, которые водятся только в тропических и субтропических морях. Среди , особей каждого вида встречаются случайные «выскочки», являющиеся зеркальным отражением своих собратьев.

Очень интересные рассуждения о плоской рыбе приводит Дарвин в седьмой главе «Происхождения видов». (Здесь Дарвин очень убедительно отвечает одному критику эволюционной теории, который утверждал, что якобы нельзя разумно объяснить, как в процессе эволюции один глаз камбалы может перекочевать на противоположную сторону головы в результате естественного отбора.)

Брызгун — маленькая «четырехглазая» рыбка, о которой упоминалось в конце предыдущей главы, — имеет абсолютно уникальное среди позвоночных строение половых органов. Эти рыбы относятся к живородящим — оплодотворение происходит в полости тела самки. Половое отверстие у самки может быть расположено или с правой, или с левой стороны, так же как половой орган самца. Другими словами, каждая рыба в половом отношении — «правша» или «левша», и это лишает двух особей, принадлежащих к разным подвидам, возможности спаривания.

Брызгун

К счастью, и самцы и самки обеих разновидностей смешаны поровну; если бы оба пола были только правыми или только левыми, это создало бы серьезную угрозу для всего вида. Таким образом, в мире рыб мы находим забавную аналогию содружеству вьюнка и жимолости.

Клыки и бивни у таких животных, как слон и морж (клыки — это просто разросшиеся зубы, которые служат определенной цели), редко бывают оба точно одинакового размера: обычно один клык несколько больше другого и животные чаще пользуются им. В Африке правый бивень у слона нередко называют служебным, поскольку копать землю слон предпочитает именно им.

Нарвал

Нарвал — небольшое китообразное, распространенное в водах северных морей, — является наиболее ярким представителем животных с неравномерным развитием клыков. И самец и самка нарвала имеют только по два зуба; они расположены рядом, по обе стороны плоскости симметрии на верхней челюсти животного. У самки нарвала оба зуба постоянно скрыты в челюстной кости. Правый зуб самца так и не прорезается всю его жизнь, зато левый зуб вырастает в клык, длина которого превышает половину длины тела этого китообразного! Если вся длина нарвала от головы до хвоста составляет 3,5 метра, то необыкновенный зуб, прямой, как копье, вырастает до 2—2,5 метров. Это, очевидно, самый длинный зуб в мире.

Череп нарвалаБивень имеет спиральную бороздку, вьющуюся против часовой стрелки. В редких случаях оба зуба самца нарвала вырастают, превращаясь в бивни. В этих случаях, казалось бы, следует ожидать, что, подобно рогам баранов и козлов, один бивень будет с «правой» спиральной бороздкой, а другой — с «левой». Но нет, оба бивня имеют одинаковые левые бороздки! Это давно озадачивало зоологов.

Томпсон в своей знаменитой книге «Рост и форма» полагает, что нарвал, когда плывет, совершает небольшие винтообразные движения вправо. Сила инерции будет удерживать бивень на месте при винтовых движениях тела, поэтому к бивню как бы прикладывается пара сил, которая в процессе роста и заставляет его медленно поворачиваться против часовой стрелки.

«Бивень поворачивается не совсем синхронно с телом нарвала, — пишет Томпсон, — он как бы медленно, понемногу оборачивается вокруг собственного бивня! Это отставание бивня от головы при вращении тела очень невелико, но повторяется с каждым ударом хвоста. Корень бивня при этом испытывает постоянно приложенную нагрузку в виде крутящего момента с самого начала роста зуба до конца его отвердевания». Гипотеза Томпсона подверглась критике, но до сих пор ни один биолог не придумал ничего лучшего.

Нарвала иногда называют морским единорогом из- за его единственного бивня. В XV и XVI столетиях бивни нарвала продавались по всей Европе (главным образом скандинавскими купцами) как рога настоящих единорогов! В то время широко было распространенно поверье, что рог его, растертый в порошок, обладает многими чудотворными целительными свойствами. Надувательство было раскрыто одним голландским зоологом в начале XVII века.

Для какой цели служит этот гигантский бивень, остается загадкой и по сей день. Нет никаких доказательств, что нарвал использует его для поражения врагов, как полагали раньше зоологи, или для пробивания во льду отверстий, через которые можно дышать. Во время «свадебного сезона» самцы нарвала иногда скрещивают бивни, как фехтовальщики, и быть может, бивень лишь атрибут брачного ритуала.

Человеческое тело, как и тело большинства животных, обладает общей билатеральной симметрией с весьма незначительными отклонениями. Тема эта достаточно сложна и любопытна и заслуживает отдельного рассмотрения.


Человеческое тело


Человеческая фигура обладает почти безупречной билатеральной симметрией. Мы получаем большое эстетическое удовольствие от созерцания хорошо сложенного тела, несомненно, потому, что оно зеркально симметрично. Конечно, у каждого человека могут быть индивидуальные небольшие отклонения от симметрии: одно плечо выше другого, позвоночник слегка искривлен, шрам или родимое пятно на одной стороне тела и т. п.; но такие «отклонения» по большей части встречаются с обеих сторон одинаково часто.

Билатеральная симметрия сохраняется и во внутреннем строении тела, особенно мускулатуры и скелета, но во многих случаях нарушается резко асимметричным расположением различных внутренних органов. Сердце, желудок и селезенка сдвинуты влево, а печень и аппендикс — вправо. Правое легкое больше левого. Изгибы и петли кишечника полностью асимметричны. Пуповина человека — великолепная тройная спираль, образованная двумя венами и одной артерией, неизменно закручивается против часовой стрелки.

Пуповина

Обычные двуяйцовые близнецы (развившиеся из двух одновременно оплодотворенных яйцеклеток) иногда имеют асимметричные черты, которые у одного являются зеркальным отражением черт другого. У однояйцовых близнецов (развившихся из одного яйца, которое делится пополам вскоре после оплодотворения) эта тенденция к зеркальному отражению выражена более отчетливо.

Сиамские близнецы, которые рождаются сросшимися из-за запоздалого и неполного разделения оплодотворенного яйца, являются почти точными энантиоморфами. Если один левша, то другой правша. Если у одного волосы на макушке закручиваются по часовой стрелке, у другого — против. Неодинаковые уши, особенности строения зубов и так далее появляются у таких близнецов в зеркально симметричных формах.

Отпечатки пальцев правой руки одного из близнецов больше похожи на отпечатки, снятые с левой руки брата, чем с собственной левой руки. (Это относится, конечно, к обеим рукам.)

Что еще более удивительно, внутренние органы одного из сиамских близнецов бывают переставлены — сердце у него справа, а печень слева! Эта перестановка внутренних органов, которая всегда наблюдается у одного из сиамских близнецов, может иногда появляться и у обычных людей, родившихся «в одиночку». Правда, это бывает редко. Известно не больше 150 примеров, в том числе и случаи с сиамскими близнецами.

Если эта аномалия наблюдается не у близнецов, то обычно сопровождается и другими физическими отклонениями вроде «заячьей губы», «волчьей пасти» или лишних пальцев на руках и ногах. Читателю, желающему больше узнать о сиамских близнецах и их удивительных зеркальных свойствах, рекомендую прочесть пятую главу книги Г. Ньюмена «Случаи многоплодных родов у человека». Эта интересная научно-популярная книга написана известным биологом из Чикагского университета, специалистом по близнецам.

Стоит вспомнить, что у Льюиса Кэрролла в «Алисе в Зазеркалье» знаменитая пара близнецов Твидлди и Твидлдум являются по замыслу писателя зеркальным отражением друг друга. Когда братцы здороваются с Алисой, один протягивает ей правую руку, а другой — левую. Если присмотреться внимательно к иллюстрациям Тэнниэла, особенно к рисунку, где братья стоят лицом к лицу и готовы броситься в драку, то вы увидите, что художник рисовал их как энантиоморфов.

Поведение и привычки людей характеризуются многими асимметричными действиями; самый известный из них — предпочтительное пользование правой рукой. Действия правой руки контролируются левым полушарием мозга, так что каждый правша в этом смысле является левшой. Одно время полагали, что у новорожденных детей нет никакой наследственной предрасположенности к преимущественному пользованию какой-нибудь рукой и что это целиком зависит от того, как воспитывают детей родители. Этот взгляд очень четко выражен Платоном. В седьмой книге своих «Законов» он пишет: «Руками своими мы пользуемся, как калеки, и искалечила нас глупость матерей и нянек; равновесие, которое природа соблюдает, создавая наши конечности, мы разрушаем скверной привычкой».

«Предпочтение, оказываемое одной руке, — продолжает Греческий философ, — мало сказывается, например, в игре на лире, когда одна рука держит инструмент, а другая щиплет струны. Но в таких атлетических состязаниях, как кулачный бой и борьба, а особенно в рукопашном сражении человеку очень важно уметь пользоваться обеими руками с одинаковым мастерством». «По этой причине, — утверждает он, — детей надо приучать в равной мере пользоваться обеими руками».

Теперь мы знаем, что Платон жестоко ошибался. Как правильно указывал Аристотель, наши руки не равны от природы. У большинства людей наследственная тенденция пользоваться предпочтительно правой рукой прослеживается на всем протяжении развития человеческого рода. Антропологи еще не обнаружили цивилизации или даже отдельного племени, которое состояло бы главным образом из левшей.

Эскимосы, американские индейцы, маори, африканцы — все пользуются правой рукой. То же отмечается и у древних египтян, и греков, и римлян. Конечно, с углублением в историю доказательства становятся все более косвенными и ненадежными. Их приходится извлекать из таких данных, как форма инструментов и оружия, из рисунков, изображающих людей за работой или во время битвы. Изображая человеческое лицо правой рукой, удобнее рисовать левый профиль; этот факт тоже помогает установить, какой рукой преимущественно пользовались доисторические люди. Антропологи, занимающиеся изучением первобытных людей, не всегда согласны между собой в этом вопросе; но никто не сомневается в том, что все человеческие общества были «правыми».

Употребление самих слов «левый» и «правый» в большинстве языков отчетливо демонстрирует этот «правый уклон». Английское слово «right» означает одновременно и «правый» и «правильный», что указывает, по-видимому, что «пользоваться правой рукой правильно». Слово «left» (левый) имеет следующее происхождение: левая рука не используется при работе, как бы оставляется в стороне (left out). Комплимент, являющийся в действительности насмешкой, англичане называют «left handed compliment». Слово «sinister», которым обозначается нечто злое, разрушительное, происходит от латинского слова «левый»; «dexterous» или «dextrous» (в смысле «ловкий», «умелый») произошло от латинского слова, означающего «правый». «Левый» по-французски будет «gauche», что значит также «неловкий» или «нечестный», а «правый» — «droit» одновременно употребляется в смысле «прямой», «честный». По-немецки «левый» — «link», a «linkisch» — «неловкий». Немецкое слово «правый» (recht) означает так же, как и в английском, еще и «правильный», «справедливый». В итальянском языке левая рука называется «stanca», что значит также «утомленный» или «manca» — «испорченный», «дефектный». Испанцы называют левую руку «zurdo», a «zur-das» по-испански — «ложный путь»*.
__________
*Все это справедливо и для русского языка. Достаточно вспомнить «правое дело» и «левый заработок». — Прим. перев.

Никто не знает, почему все люди имеют врожденное предпочтение к правой руке. Обезьяны, наши ближайшие родственники среди приматов, одинаково пользуются обеими верхними конечностями. Некоторые позвоночные, правда, проявляют право-левую асимметрию в определенных отношениях: пойнтеры, делая стойку, поднимают определенную лапу, попугаи держатся за насест одной ногой и так далее — но все это слишком далеко от человека и не имеет к нему отношения.

В прошедшую геологическую эпоху, когда начался великий переход и приматы стали человекообразными, что-то побудило их приобрести эту асимметричную привычку. Некоторые указывали, что, сражаясь с врагом, первобытному человеку удобнее было держать нож или копье в правой руке, чтобы поражать сердце противника с минимального расстояния.

Кроме того, более уязвимая левая сторона собственного тела требовала защиты. Щит естественнее было держать в левой руке, а оружие в правой. Мутации, в результате которых укрепилась правая рука, вероятно, в свете вышеупомянутых факторов частично повлияли на выживание человека.


Выдвигались и другие теории для объяснения преимущественного пользования правой рукой, но фактами они слабо подтверждаются. Многие антропологи считают, что эта тайна еще не получила достаточно удовлетворительного объяснения*.
__________
*Равным образом непонятно, почему в одном полушарии мозга — обычно в левом — находятся все нервные центры, заведующие речью, восприятием слов, чтением и письмом. Причем факт этот одинаково относится ко всем людям, как к левшам, так и правшам. Из недавних публикаций по этому вопросу можно порекомендовать: «Механизм мозга и речь» Пенфилда и Робертса (эта книга подробно обсуждалась в майском номере «Сайентифик Америкен» за 1960 год) и увлекательную статью крупнейшего специалиста Р. Сперри об экспериментах с мозгом в январском номере того же журнала за 1964 год.

Какой процент людей в настоящее время — левши? Вопрос кажется простым; однако в действительности он неясен и порой оказывается почти бессмысленным.

Критически рассмотрев всю опубликованную в последние годы обширную и противоречивую литературу о леворукости, можно было бы написать целую книжку по статистике этого вопроса. Во-первых, распространенность таких случаев меняется со временем и от места к месту. Во-вторых, нелегко точно определить, что такое «левша». Большинство людей предпочитают правую руку, но остальные могут быть и ярко выраженными левшами и пользоваться обеими руками. У одних все получается одинаково хорошо обеими руками, у других — все одинаково неуклюже. Один человек выполняет определенную работу, требующую навыка, левой рукой, а другую работу — правой. Нередко встречаются люди, которые пишут одной рукой, а все другие действия выполняют другой рукой, или наоборот. Наконец, исключительно трудно выявить человека, который со дня рождения предрасположен был бы пользоваться левой рукой, хотя и приучен с детства все делать правой.

Поэтому и неудивительно, что среди специалистов существуют резкие разногласия по вопросу о количестве «леворуких людей». Оценки колеблются от 1 до 30 %! Самые старые сведения записаны в Ветхом завете. Отрывок этот не очень-то ясен, но он, по-видимому, утверждает, что из армии в 26 000 человек были выбраны 700 левшей, которые «бросая из пращей камни в волос, не бросали мимо»*.
__________
*Книга судей, гл. 20, стих 15 и 16. — Прим. ред.

Это место очень интересно, поскольку в нем утверждается, во-первых, что левши были необыкновенно искусны и, во-вторых, что в армии их было 2,7%. В наше время большинство исследователей приводят гораздо большие цифры. По оценке многих авторитетов, примерно 25,% людей рождаются левшами, но под воздействием окружающего «правого мира» численность злополучных левшей сокращается до значительно меньшей цифры.

Журнал «Ньюсуик» в Октябре 1962 года напечатал анкету с целью выяснить, сколько людей начинает читать журнал с конца и не встречается ли такая привычка чаще у левшей. Анализ ответов, а их было получено 5800, опубликован был в феврале 1963 года. Оказалось, что 56,1% читают журнал с начала, 43,9% — с конца.

Если верить результатам этого исследования, то удивительно большое число людей на Западе читают журнал с конца (журналы в странах Востока приспособлены именно для такого чтения). Явной взаимосвязи между теми, кто читаем журнал с конца, и левшами нет. Среди «тех, кто начинает читать с конца», 13% считают себя левшами, 85,1% — правшами, 1,9% одинаково владеют обеими руками. Среди «тех, кто читает журнал с начала», эти цифры равны 12,4, 84,7 и 2,9% соответственно. Таким образом, среди откликнувшихся читателей журнала «Ньюсуик» каждый восьмой — левша.

Есть основания считать, что число левшей в Соединенных Штатах за последние два десятилетия увеличилось. По мнению многих специалистов, причина тут не в том, что их стало рождаться больше, а в том, что родители стали более терпимы к склонности детей, предпочитать левую руку.

Тридцать или сорок лет назад психологи утверждали, что если ребенка-левшу насильно заставлять писать и есть правой рукой, то это может привести к разного рода нервным расстройствам, в частности к заиканию. Такая насильственная перемена, полагали многие специалисты, не только приводит к состоянию эмоциональной напряженности и к непослушанию, но и отражается на речевых центрах мозга, который теперь «не знает», которая сторона у него главная.

Теперь эксперты пришли к единому мнению, что проблема правого и левого не имеет никакого или почта никакого отношения к заиканию и другим нервным расстройствам. Уинделл Джонсон — профессор психологии и патологии речи, работающий в знаменитой педологической клинике Айовского университета, написал книгу под названием «Заикание, и как его можно излечить». В ней он приводит целый ряд убедительных доказательств, которые заставили психологов отказаться от некогда широко распространенного убеждения, что заикание связано с тем, что человек левша. Всестороннее и тщательное исследование не оставляет никаких сомнений в правоте Джонсона.

Доктор Джонсон сам заикался, будучи ребенком, и в книге есть написанная с печальным юмором глава о его многочисленных тщетных попытках самостоятельно излечиться. Он пробовал самовнушение, говорил, набив рот камешками, обращался к хиропрактикам*, провел три месяца в школе для заик, где его заставляли повторять определенные фразы, поднимая одновременно гантели. В конце концов он добрался до Айовского университета, где разрабатывалась новая программа борьбы с заиканием. Здесь психиатры были уверены, что заика — это «подавленный левша». И хотя Джонсон был ярко выраженный правша, теория эта так на него повлияла, что в течение десяти лет он пытался сделаться левшой без малейшего успеха!
__________
*Хиропрактик — лекарь в США, применяющий знахарскую систему лечения болезней особыми приемами массажа. — Прим. ред.

Когда в тридцатых годах начали появляться новые данные, опровергавшие эту теорию, Джонсон с трудом поверил им.

Новая точка зрения с трудом воспринимается родителями. Большинство специалистов по детской психологии сейчас советуют родителям ребенка с нерезко выраженными чертами левши терпеливо и ласково учить его есть и писать правой рукой. Но если он, несмотря на все уговоры, продолжает все делать левой рукой, то лучше оставить его в покое — не из боязни, что он станет заикой, а потому, что это может привести лишь к неврозу. Вопрос о том, во что выльется излишняя настойчивость родителей левши, сейчас все еще обсуждается.

Большинство «праворуких» детей называют «правоногими» только потому, что они пинают футбольный мяч правой ногой, в остальном они «левоногие». Человек часто применяет левую ногу из-за преимущественного использования правой руки. Если, взбираясь на лошадь, вы ставите в стремя левую ногу, то из двух рук правая при этом окажется нагруженной больше. Если держать конец лопаты правой рукой, используя максимальный рычаг, то вогнать лопату в землю удобнее левой ногой.

Правша обычно садится на велосипед с левой стороны. Я считаю, что при любой работе, требующей мускульного усилия одной ноги, правша будет использовать левую ногу, но статистических данных, подтверждающих эту точку зрения, у меня нет. Заблудившийся в лесу описывает круги по часовой стрелке или против, хотя он и думает, что идет прямо. Некоторые исследователи пытались связать направления блуждания с предпочтительным использованием той или иной руки, но определенных результатов не получено*.
__________
*В этом нет ничего странного. Если, скажем, у человека шаг правой ноги всего на 1 мм больше шага левой ноги (и он выдерживает такую разницу все время), то нетрудно сосчитать, что он будет идти по кругу радиусом раз в 200 больше длины шага (70 см), то есть по кругу радиусом около 100— 450 метров. Чтобы круг имел диаметр хотя бы 1—2 километра, разность длины шагов должна быть ничтожно мала (но все время сохраняться). При любом другом механизме человек будет идти не по кругу, а по спирали. — Прим, ред.

Многие правши лучше видят правым глазом, чем левым. Это просто проверить. Нужно сосредоточить взгляд на отдаленном предмете, а затем поднять палец (который окажется, естественно, вне фокуса) до тех пор, пока он не накроет изображение предмета. Поскольку при этом вы будете видеть два изображения пальца (по одному каждым глазом), то предмет накроет изображение пальца, которое образуется в «доминирующем» глазу. Закрыв сперва один глаз, а потом другой, вы узнаете, какое изображение «выбрали». Большинство людей смотрит в микроскоп и телескоп доминирующим глазом. Используется ли тот же глаз и для подмигивания — вопрос пока открытый.

Для определения доминирующего глаза маленького ребенка окулисты используют всевозможные сложные приборы, но вы сами можете прекрасно сделать не менее эффективный прибор за несколько минут. Сверните лист бумаги в виде рупора. Склейте, чтобы он не развертывался. Попросите ребенка посмотреть на вас в раструб. Глаз, который вы увидите с другого конца рупора, и будет доминирующим!

Психологи подтверждают на основе конкретных данный, что правши лучше слышат правым ухом и, пережевывая пищу, чаще пользуются зубами правой стороны рта. Известно также, что при переноске тяжестей правша чаще пользуется левым плечом. С другой стороны, не замечено никакой связи между преимущественным использованием - какой-то определенной руки и тем, как человек аплодирует, скрещивает руки на груди и закидывает ногу на ногу, хотя каждое из этих движений можно выполнять двумя зеркально симметричными способами. У каждого из нас есть один привычный способ исполнения этих движений, но он не связан с тем, левша человек или нет (попробуйте выполнить их по-разному и сразу обнаружите, что вам удобнее).

Мартин Гарднер.
Этот правый, левый мир

https://www.perunica.ru/priroda/10037-pravoe-i-levoe-simmetrija-i-asimmetrija-v-prirode.html  



+6


Категория: Природа

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.