Почему у человека две руки и две ноги? Клуб почемучек

Здравствуйте, дорогие читатели и участники "Клуба почемучек"! Снова пятница, и снова у меня в блоге "Клуб почемучек".  

В сегодняшнем выпуске Клуба я буду отвечать на вопрос мамы Татьяны и ее дочки Лизы (5 лет): "Почему у человека две руки и две ноги?"

Детский поэт Самуил Яковлевич Маршак ответил на этот вопрос так:

Почему у человека две руки и один язык.

Одна дана нам голова,
А глаза два
И уха два,
И два виска, и две щеки,
И две ноги, и две руки.
Зато один и нос и рот.
А будь у нас, наоборот,
Одна нога, одна рука,
Зато два рта, два языка, -
Мы только бы и знали,
Что ели да болтали!

Ну, а если серьезно, то для ответа на этот вопрос нам понадобится повторить понятие симметрии. Мы уже однажды изучали его, когда разглядывали снежинки (выпуск "Клуба почемучек: Почему снег блестит?"). Помните? Если фигуру согнуть (или разрезать) по какой-то линии, и обе половинки будут одинаковые, то фигура симметрична. А линия сгиба - это ее ось симметрии. У фигуры может быть не одна, а несколько (2, 3, 4 и так до бесконечности) осей симметрии. Все они пересекаются  в одной точки - центре симметрии. Легче всего понять, что такое симметрия, это вырезать геометрические фигуры из бумаги и складывать их пополам так, чтобы половинки совпадали. Можете воспользоваться этим шаблоном (если по нему щелкнуть мышкой, картинка увеличится): 

Распечатайте картинку и попросите ребенка вырезать фигуры, сложить пополам и найти все оси симметрии. Это не так просто!

А можно предложить малышу и такое задание: дорисовать вторую половинку картинок так, чтобы получившийся рисунок стал симметричным (эта картинка тоже увеличится, если по ней щелкнуть мышкой).

Теперь, когда малыш понял, как получается симметрия,  предложите ему найти вокруг симметричные предметы. 

Вот такие симметричные объекты нашла Катя

Обратите его внимание, что у вещей искусственного происхождения (тех, которые сделал человек) симметрия полная, а у объектов растительного и животного мира она частичная - половинки хоть и похожи друг на друга, но все-таки чуть-чуть отличаются. Например, половинки листочков деревьев не совсем совпадают, не одинаков узор прожилок на крыльях бабочки. То же относится к человеческому лицу. Это только на первый взгляд кажется, что оно полностью симметрично. Можно попробовать сделать эксперимент - взять фотографию лица, разрезать ее пополам, а потом половинку зеркально отобразить. Получится немного другой человек. Социологические исследования показали, что чем ближе реальное лицо к полной симметрии, тем красивее оно нам кажется.

В результате ваших наблюдений вы заметите, что практически все неживые объекты естественного происхождения практически всегда нессимитричны (асиммитричны), а  живые объекты  - симметричны. Все люди, звери, птицы, рыбы, насекомые имеют зеркальную симметрию (ее по-научному называют билатеральной). Это значит, что правая и левая их половины так похожи, как будто отражаются в зеркале. Только небольшое количество животных (медузы, гидры, морские ежи и т.п.) имеют больше осей симметрии. Их симметрия радиальная (то есть при вращении вокруг центра симметрии части животного совпадают). Какие из геометрических фигур обладают радиальной симметрией? Круг, шар, цилиндр, конус. Если их вращать вокруг вертикальной оси, то они выглядят точно так же. Но шар обладает еще и сферической симметрией - его можно вращать не только вокруг одной оси, а вообще в любую сторону - его вид от этого не изменится.

Так вот, самые первые живые существа на Земле были точь в точь как крохотные шарики (а значит были сферически симметричными). Они плавали в толще вод океана. У них не было ни глаз, чтобы видеть дорогу, ни рта, чтобы есть, ни лапок или плавников, чтобы передвигаться. Им было все равно куда плыть и что вокруг них происходит. Они хаотично шевелили своими маленькими ресничками, пытаясь подгрести к себе какую-нибудь пищу и засосать ее. (посмотрите, на рисунке ниже я постаралась изобразить этих существ)

Но со временем их образ жизни стал меняться. А с ним поменялся их вид. Одни из этих существ выбрали малоподвижный образ жизни. Они научились закрепляться на дне, сидеть и ждать, пока пища придет к ним сама. А так как теперь они проводили свою жизнь на дне, то и нижняя часть их тела изменилась - и ее уже можно стало назвать брюшком. А верхняя стала спинкой. Так они потеряли  горизонтальную симметрию. Но вот понятие вперед и назад им было незнакомо - для них с любой стороны была одинаковая среда. Поэтому вокруг себя они остались симметричными - одинаковыми по кругу. Это и есть радиальная симметрия. Именно из таких существ и произошли медузы, гидры, морские звезды. И все наши растения.

Другие же существа выбрали подвижный образ жизни. Они не захотели ждать, пока случай им принесет пищу, они решили искать ее сами. А для этого им понадобились органы чувств - ведь трудно охотиться за едой вслепую. Да и было бы удобно, чтобы рот был где-то поближе к добыче. Поэтому постепенно форма таких существ менялась - они стали более вытянутыми, у них появился перед и зад. А как раз в самом впереди, поближе к еде, сосредоточились примитивные глаза и рот. Так эти существа потеряли симметрию по одному из горизонтальных направлений. Да и по вертикальному они стали различаться - у них тоже появился верх и низ. Ведь все мы живем в поле тяготения земли, которая притягивает нас. Для животных не все равно, где верх, где них. Поэтому их тело стало отражать эти различия.
В результате наши существа утратили симметрию вперед-назад, верх-низ. Они остались симметричными лишь по одному направлению - право-лево. Это и есть та самая зеркальная симметрия, которую мы видим везде в животном мире!

Потом у этих существ появились плавники и хвост, чтобы лучше управлять направлением своего движения. Так возникли рыбы. 

А когда вода океанов стала пересыхать, рыбам пришлось ползать в грязи на своих плавниках. И постепенно они у них превращались в лапы. Так рыбы стали зверями. Видел ли малыш, как ползает смешная рыбка илистый прыгун? Найдите видео в интернете - оно очень наглядно демонстрирует, как из рыб могли возникнуть сухопутные животные.

Илистый прыгун, фото из Википедии

А уж каких только потом зверей не было - и с длинными лапами, и с короткими, и мохнатых, и склизких, и больших, и маленьких, и пятнистых, и полосатых!  Но все они оставались зеркально симметричными. И когда некоторые звери (например, обезьяны) научились вставать на задние лапы, да так и ходить, то у них и появились руки и ноги. Руки вверху, ноги внизу:) Поэтому и у человека, который потом произошел от этих обезьян (помните, мы обсуждали как это было в одном из выпусков "Клуба почемучек"?), есть пара зеркально симметричных рук и пара зеркально симметричных ног. Вот откуда у нас две руки и две ноги.

Надеюсь, я понятно все рассказала? Чтобы не было скучно слушать этот длинный рассказ об эволюции, мы с Катей параллельно лепили всех названных живых существ из пластилина. Советую и вам это сделать. Вот какой ряд у нас получился:

Эволюция из пластилина:)

Другие эксперименты и занятия по биологии человека вы найдете здесь: Почему голова круглая, Откуда берутся родинки?, Почему человек дышит, Типы лиц, Почему люди плачут, Почему люди зевают, Почему людям надо спать, Откуда берется слюна, Откуда появился человек, Анатомия человека из фетра - скачать шаблоны, Анатомия из подручных материалов, Ставим опыты... над собой, Детям о сердце: 6 экспериментов

А чтобы я ответила и на ваши вопросы, присылайте их мне на почту tavika2000 @ yandex.ua (убрать пробелы) с пометкой "Клуб почемучек". 

Не забывайте, что 6 сентября состоится розыгрыш приза среди всех, кто присылал мне вопросы. Призом будет один из блоков моего платного проекта "Нескучная наука". 

Архив прошлых выпусков "Клуба почемучек" можно посмотреть ЗДЕСЬ.

Материалы по теме:

• Симметрия (биология). Википедия (http://ru.wikipedia.org/wiki/Симметрия_(биология))
• Окаменелость древней рыбы показала, почему у человека две руки и две ноги. КМ "Наука и техника" (http://www.km.ru/science-tech/2013/04/22/issledovaniya-rossiiskikh-i-zarubezhnykh-uchenykh/709359-okamenelost-drevnei)
• Новый взгляд на происходление билатерий. Журнал "Природа", №6, 2004 г. (http://vivovoco.rsl.ru/VV/JOURNAL/NATURE/06_04/BILAT.HTM)
• Симметрия в живой природе. http://www.sibe.ru/Концепция%20современного%20естествознания/Теория/КСЕ%20Лекция%20по%20метафизике.htm