Symmetry is everywhere in nature, and we usually associate it with beauty: a perfectly shaped leaf, or a butterfly with intricate patterns mirrored on each wing. But it turns out that asymmetry is pretty important, too, and more common than you might think, from crabs with one giant pincer claw to snail species whose shells' always coil in the same direction. Some species of beans only climb up their trellises clockwise, others, only counterclockwise, and even though the human body looks pretty symmetrical on the outside, it's a different story on the inside. Most of your vital organs are arranged asymmetrically. The heart, stomach, spleen, and pancreas lie towards the left. The gallbladder and most of your liver are on the right. Even your lungs are different. The left one has two lobes, and the right one has three. The two sides of your brain look similar, but function differently. Making sure this asymmetry is distributed the right way is critical. If all your internal organs are flipped, a condition called situs inversus, it's often harmless. But incomplete reversals can be fatal, especially if the heart is involved. But where does this asymmetry come from, since a brand-new embryo looks identical on the right and left. One theory focuses on a small pit on the embryo called a node. The node is lined with tiny hairs called cilia, while tilt away from the head and whirl around rapidly, all in the same direction. This synchronized rotation pushes fluid from the right side of the embryo to the left. On the node's left-hand rim, other cilia sense this fluid flow and activate specific genes on the embryo's left side. These genes direct the cells to make certain proteins, and in just a few hours, the right and left sides of the embryo are chemically different. Even though they still look the same, these chemical differences are eventually translated into asymmetric organs. Asymmetry shows up in the heart first. It begins as a straight tube along the center of the embryo, but when the embryo is around three weeks old, the tube starts to bend into a c-shape and rotate towards the right side of the body. It grows different structures on each side, eventually turning into the familiar asymmetric heart. Meanwhile, the other major organs emerge from a central tube and grow towards their ultimate positions. But some organisms, like pigs, don't have those embryonic cilia and still have asymmetric internal organs. Could all cells be intrinsically asymmetric? Probably. Bacterial colonies grow lacy branches that all curl in the same direction, and human cells cultured inside a ring-shaped boundary tend to line up like the ridges on a cruller. If we zoom in even more, we see that many of cells' basic building blocks, like nucleic acids, proteins, and sugars, are inherently asymmetric. Proteins have complex asymmetric shapes, and those proteins control which way cells migrate and which way embryonic cilia twirl. These biomolecules have a property called chirality, which means that a molecule and its mirror image aren't identical. Like your right and left hands, they look the same, but trying to put your right in your left glove proves they're not. This asymmetry at the molecular level is reflected in asymmetric cells, asymmetric embryos, and finally asymmetric organisms. So while symmetry may be beautiful, asymmetry holds an allure of its own, found in its graceful whirls, its organized complexity, and its striking imperfections.
La simetría está en todas partes en la naturaleza, y, por lo general, la asociamos con belleza: una hoja de forma perfecta, o una mariposa con patrones intrincados reflejados en cada ala. Pero resulta que la asimetría es muy importante, también, y mucho más común de lo que se piensa, desde cangrejos con una garra de pinza gigante a especies de caracol cuyas conchas se embobinan siempre en la misma dirección. Algunas especies de frijol solo suben sus enrejados hacia la derecha, otras, solo hacia la izquierda, y aunque el cuerpo humano se ve bastante simétrico por fuera, por dentro es otra historia. La mayor parte de tus órganos vitales están dispuestos asimétricamente. El corazón, estómago, bazo y páncreas se encuentran en la izquierda. La vesícula biliar y la mayor parte de tu hígado en la derecha. Incluso tus pulmones son diferentes. El de la izquierda tiene dos lóbulos y el de la derecha tres. Ambas partes del cerebro parecen iguales, pero funcionan de manera diferente. Asegurarse de que esta asimetría se distribuye de forma correcta es crucial. Si todos tus órganos internos están invertidos, una condición llamada situs inverso, casi siempre es inofensivo. Pero reversiones incompletas pueden ser fatales, especialmente si el corazón está involucrado. Pero ¿de dónde proviene esta asimetría, si en un embrión nuevo la parte derecha y la izquierda es idéntica? Una teoría se centra en una pequeña hendidura en el embrión llamada nodo. El nodo está lleno de pequeños pelos llamados cilios, que se inclinan y oscilan rápidamente, todos en la misma dirección. Esta rotación sincronizada empuja el fluido del lado derecho del embrión a la izquierda. En el borde izquierdo del nodo, otro cilios sienten este flujo de fluido y activan genes específicos en el lado izquierdo del embrión. Estos genes llevan a las células a producir ciertas proteínas, y en solo unas horas, los lados derecho e izquierdo del embrión serán químicamente diferentes, aun teniendo el mismo aspecto, estas diferencias químicas se convierten finalmente en órganos asimétricos. La asimetría se manifiesta en el corazón primero. Comienza como un tubo recto a lo largo del centro del embrión, pero cuando el embrión llega a las tres semanas, el tubo comienza a doblarse en forma de C y a girar hacia el lado derecho del cuerpo. Crecen estructuras diferentes en cada lado, convirtiéndose finalmente en el corazón asimétrico que conocemos. Mientras, los otros órganos principales surgen de un tubo central y crecen hacia sus posiciones finales. No obstante, algunos organismos, como el cerdo, no tiene cilios embrionarios y sin embargo, tienen órganos internos asimétricos. ¿Podrían ser todas las células intrínsecamente asimétricas? Probablemente. Colonias bacterianas crecen enrollándose en la misma dirección como enredaderas y las células humanas cultivadas en el interior de un límite en forma de anillo tienden a alinearse como los surcos en una rosquilla. Si nos acercamos aún más, vemos que muchos de los bloques básicos de las células, como los ácidos nucleicos, proteínas y azúcares son inherentemente asimétricos. Las proteínas tienen formas asimétricas complejas, y esas proteínas controlan a dónde emigran las células y la forma cómo los cilios embrionarios se enrollan. Estas biomoléculas tienen una propiedad llamada quiralidad, lo que significa que una molécula y su molécula espejo no son idénticas. Como las manos derecha e izquierda, que tienen el mismo aspecto, pero se demuestra que no, al intentar poner la mano derecha en el guante de la izquierda. Esta asimetría a nivel molecular se refleja en las células asimétricas, embriones asimétricos, y organismos finalmente asimétricos. Mientras que la simetría puede ser bella, la asimetría tiene un encanto propio, que se encuentra en sus giros elegantes, su complejidad organizada, y sus imperfecciones sorprendentes.