为什么哺乳动物的器官有的是一个,有的是一对?

比如肺、肾、鼻孔、蛋蛋神马的,左右的功能完全一样啊。。。如果是备用器官,那多一个心脏或者脑不是更实用吗?

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20个答案
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果壳问答果壳问答官方账号

2010-11-10 08:46

抛开一些细节的话,人大体上是两侧对称的:我们两个眼睛、两只耳朵、两只手和两条腿,左右各有一套。两侧对称对于我们来说,并不只是有一套备胎那么简单,它对于生物的演化是有重要意义的。

随着演化进程,生物的对称性有逐渐降低的趋势:从辐射对称发展到两侧对称使得生物的身体明显地区分前后、背腹,从而使得身体的不同部分有条件发展出相应的功能——例如说背面发展出防御保护功能;腹面进化出运动功能;而前端集中感觉器官以及神经系统,最终形成了头部。

在动物进化史中,最早出现两侧对称的动物是扁形动物,伴随着两侧对称形成的还有中胚层,我们认为这一点对于为什么人体中有很多器官是成对的有着重要的意义。

和所有两侧对称动物一样,人也是由内胚层、中胚层和外胚层分化而来的。其中内胚层分化成原肠及其衍生物,包括消化管的内层上皮和消化腺(胰脏、肝脏、胆囊、胆管)、气管和肺的内层、膀胱和尿道内层以及多个内分泌腺体;外胚层主要分化为表皮以及神经管等;中胚层的任务最重,需要分化出真皮、骨骼肌、骨骼、循环系统、体液、生殖系统、肾上腺皮质以及各种平滑肌等等。

我们不难发现,大部分中胚层分化出来的器官都是成对的;而诸如大脑、脊髓、胰脏、肝脏、消化道等较大的只有一份的器官,大都来自外胚层或者内胚层。

但是随着生物的继续演化,两侧对称性也在逐渐被打破。在较为高等的脊椎动物中,由中胚层分化出的循环系统中的一些器官,例如心脏、脾脏等都只有一个,而且都固定偏向身体的一侧。

也就是说,在人体内,大部分最“原始”的和最“先进”的器官都是单份儿的,而其它的器官由于演化的原因保留了两份。需要指出的是,器官的进化并不是获得性的,器官有一份或者两份,与是否需要并没有必然的联系。是器官的存在产生了功能,而非功能引起某些器官的形成。

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参考资料

刘凌云、郑光美,普通动物学 第四版 高等教育出版社 (2009)
Plamer A. R., Symmetry Breaking and the Evolution of Development. Science 326 (2004):828-833

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Greeny果壳视频编辑,实验党

2010-11-12 19:16

脑和心脏的两边功能是不一样的啊,少一半会出事的…那些成对的器官少一个没太大影响嘛。

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两侧对称和定向移动的发展有关。分析一种动物类群的对称性要从胚胎发育入手,因为各种群因不同适应而发生次生趋异,海星,海胆本来是两侧对称的,后来发育时特化成为五辐射或以上的对称。田螺本来为两侧对称后胚胎发育期间内脏团发生180度扭转,一部分一侧器官受压迫然后消失了。蛇类也是有类似的一侧成对器官消失。而且要从整体上判断,一些器官无论是在什么类群中都是只有单个的,不纳入对称性考虑范围。

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Camel机械工程硕士生,DIYer

2010-11-12 15:44

我觉得其实脑也是两个半球 心脏也是两边心室 都是对称的 你看人的心脏就跟两个鱼的心脏拼起来似的 后来的不对称是慢慢功能进化 自然选择的原因吧
我想是不是原来功能简单的时候都是一对儿呢? 这个可能和胚胎分裂方式有关系 海星、海葵神马的 对称轴更多 恰好我们这个两边对称的比较适合进化成高等生物吧

还有从功能上说 脑和心脏
不管有几个 控制终端都是一个 比如一根手指头
两根神经连过去 第一对控制终端的准确度、使用方式都没什么明显好处 第二神经断了第二个脑就白长了 因为神经细胞再生基本不可能 所以脑这么结构复杂又耗能量的器官两个不合算
总觉得长了两个完整脑的怪胎不是因为热量消耗太高活不起死了就是因为两个脑子打架死了吧?
心脏思路也差不多,第一是结构复杂,第二是一个心脏破了你就大出血了,两个价值不大。
然后你要考虑胃这些的话,胃是消化道的一部分,是体外器官,你想两个的话你的胚胎某个胚层不允许,看过器官外翻的畸形儿的标本你会更有了解。

肺、肾、鼻孔、蛋蛋、眼睛这类东西,出现病变或者受到损伤在古代医疗全凭回血速度的情况下,坏了基本就凋零了。而同时这些器官都比较原始,你在低等些的动物身上都能看到各种增强版本,比如鸟类的肺、占体积13.8%的蟋蟀睾丸、淡水鳗鲡的淡水咸水都能适应的肾、鹰眼、狼耳、熊的力量神马的。因为原始所以不是特别复杂,又是身体系统里重要的一环,那么备用一个冗余的就非常管用,久而久之这些管用的基因就随着一个个带着疤痕的战士流传了下来了……就像传说中狼王不都是少个什么器官的么,还有会肛裂的夏侯惇之流。

解释完毕?

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老猫分子生物学准博士,天文爱好者

2010-12-02 13:05

动物的两侧对称,在扁形动物纲的时候就建立了。我猜想,如果我们分析一下器官的起源,可能就能解决这个问题。
人的消化系统,包括肠子,主要消化腺体(肝、胆、胰等)等都是单份儿,消化系统在扁形动物之前就有;泌尿系统、呼吸系统、手脚神马的是后有的,所以大抵是左右对称的。
生殖系统理论上是更早就有了的东东,但是扁形动物首先出现了中胚层,首先形成了产生雌雄生殖细胞的固定的生殖腺及一定的生殖导管,而这些也是两侧对称的。
有争议的问题包括心脏,环节动物(蚯蚓神马的)开始有心脏,但是那个时候的心脏是左右对称,每边四个的,后来啥时候变成单份儿的心脏忘记了,唉唉,动物学是八年前学的东西了…… 不过楼上也提到过心脏在外形上大体是对称的,所以不排除是由对称的器官演化出来的。
免疫系统的扁桃腺和脾脏也是一个问题,当然我们可以把扁桃腺看作后来出现的小腺体。

12 0

阳光@束河从生物实验室逃出来的山林野人

2010-12-20 13:05

也可以从发育过程上来解释吧,这样可以解释为什么有些会发育成一对,有些则只有一个。 比如消化道,是通过原肠腔不断折叠,发育过来的,消化道内部不属于体内。诸如此类。。。

至于为什么是左右对称,可能是生物体(尤其是陆生)接触到的外界环境,左右的信息是类似的,而身体的前部需要更敏锐的信息接收能力,所以头尾很不一样,背部暴露于外部,腹部相对安全,所以也有背腹的区别。而生物体最早是一个受精卵,大家可以想象我们从一个受精卵发育过来,多少会保留有球体的对称性质

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奇异@果社科控+数字盲

2010-11-10 15:19

从进化的角度讲,这只是一个偶然的变异+长期的选择吧。。。。

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除了心脏等少数器官,大多数的都是对称性的

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我记得肾是的功能是不太一样的说

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心脏不是有四个腔吗,并一起去了····

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yogabear野生动物发声器

2010-12-16 16:38

心脏也有两个心房和心室啊;脑也有左右脑啊

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章鱼动物控、大学水平

2010-12-22 15:35

心脏可是一个器官啊……

这个问题从动物进化上解答比较合适,要讲到各个器官的起源才能明白……建议大家都找本一般的动物学教材看看各个器官在不同动物类群中发展的历史,就能明白了

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花枪数字多媒体硕士

2010-12-22 17:57

感觉是易损件都有两个。

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单个的好像都是流水作业,属于普通单位;
成双的都有些天赋功能,属于英雄单位:

双眼耳除了感知还有用来在空间维度上定位的天赋
双份运动器官除了活动还有精确打击和快速协调的天赋
至于蛋蛋为什么成双...可能是造物者为了安抚民心...

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转自郑渊洁:人体器官的数量,以二居多。手、脚、耳朵、眼睛、肺、肾等等。二是人的关键词。人的主旋律是二。纵观人类发展史,二比一多。

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乱入一个比较文艺的观点,引用自RADWIMPS的歌词

出生之前,有人来问我
“胳膊,脚,嘴巴,耳朵,眼睛,心脏,胸脯,鼻孔,一样给你两个,你看这样行吗”
“行!但是嘴巴我只要一个就够了。我不想自己跟自己吵架,我也只想跟一个人KISS”
“那最重要的心脏,两个胸腔里得各放一个吧?”
“不好意思,我不需要右边的心脏。因为只想当遇到最爱的人的时候,跟她的拥抱才会感受到左右两侧的跳动。这个时候我才会明白,原来一个人是有缺陷的,跟她在一起我才完整。”

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体积太小装不下了吧。。。

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Links网络工程师

2011-06-06 21:17

左右肾只不过是分开的一个肾而已,大脑还不是由两个半脑合成的一个,从哲学上,一个,两个实际上都是一样的,只不过,有的连续对称性强一点,被认为是两个罢了,所以缺一个肾脏,看似无所谓,但是还不是有很大的影响!

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白草丝竹轩哲学,文学,自然科学

2011-12-09 02:06

生物进化中,都是趋向于最为合理,最为有效,高效的进化选择方式。
比如说多一条腿,这能说比原有的几条腿更有效吗?不能吧,在运动效果上,在能量消耗上都是需要更多的。一个心脏的存在自然会有自己的合理性,可能多一个心脏,功能上是强大了,但是运动上,体积上,能量消耗上就多了,所谓此消彼长,没有一个合理的答案可以是完全适用的

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心脏虽然只有一个,但是又有左右两个心房。

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