Чому з’являється і змінюється симетрія в живому?

Розгляньмо оболонку клітини – клітинну мембрану.

Біологічні мембрани поряд з цитоскелетом формують структуру живої клітини. Основа мембрани –  подвійний молекулярний шар ліпідів (ліпідний бішар), на якому і в товщі якого знаходяться білки. Клітинна мембрана – це бішар ліпідів. 

Штучною мембранною структурою є ліпосоми – біліпідний шар або міцелій, що складається з одноліпидного шару.

Вони сферичні! Чому?

Справа в тому, що будь-яка фізична система прямує до стану з мінімальною енергією. Чим більша площа поверхні, тим більша енергія системи. Отже, система буде скорочувати свою поверхню та утворює сферу. Так само відбувається за рахунок сил поверхневого натягу з краплинами води в невагомості або краплини масла на поверхні води збираються в круглі плями. 

У мембрані живої клітині дуже багато різноманітних каналів. Отже, канали, які необхідні клітині для обміну з навколишнім середовищем, змінюють енергію системи і, відповідно, форму клітини. Але вона все одне дуже схожа на сферу. 

Він відбувається за рахунок метаболізму. Схема метаболізму дуже складна.

 Через складність та взаємозалежність усіх процесів, які відбуваються при метаболізмі, прослідити їх зміну дуже важко. Але термодинаміка дає загальні закономірності стану системи.

Стаціонарність стану відкритих, у тому числі біологічних систем, визначає теорема Пригожина.

Сенс її полягає в тому, що в стаціонарному стані виробництво ентропії всередині термодинамічної системи за незмінних зовнішніх параметрів є мінімальним і постійним.

 Отже, організм має такий метаболізм та форму, при яких швидкість виробництва ентропії є мінімальною. Тоді вона не змінюється – знаходиться в стаціонарному стані. 

Якщо система не перебуває в стаціонарному стані, то вона буде змінюватися доти, доки швидкість виробництва ентропії, або, інакше, дисипативна функція системи не прийме найменшого значення.

Отже, якщо змінюється навколишнє середовище або енергетичне джерело живлення, то буде змінюватися вся система, доки не займе стаціонарний стан. Це відноситься як для окремої живої істоти, так і для цілого виду або біоценозу в цілому.

Зміна середовища, необхідність скоординованого руху та збільшення конкурентоспроможності приводить до розтягнення біологічних істот. Замість сфери, з’являються істоти з еліптичною або циліндричною будовою. А утворення колоній або багатоклітинних організмів приводить до виконання клітинами різних функцій. У залежності від функції, яку виконує клітина, змінюється її форма. Наприклад, нервова клітина дуже відрізняється за формою клітин епітелію або макрофагів. 

Залежність від сили тяжіння, направлення потоку сонячного світла та твердої поверхні утворює живі істоти з радіальною симетрією, зокрема морські зірки, медузи, морські гідри. 

Відомо, що вся інформація, на основі якої будується складний багатоклітинний організм, що міститься в геномі кожної клітини цього організму. Проте сучасна генетика та молекулярна біологія свідчать, що безпосередньої інформації про форму та структуру організму геном не містить. Ця інформація генерує за певними законами в процесі розвитку організму. Це «генерування» відбувається за законами симетрії.