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.
A simetria está em toda a natureza e normalmente a associamos a beleza: uma folha com formato perfeito, ou uma borboleta com padrões complexos idênticos em ambas as asas. Porém, a assimetria também é muito importante e mais comum do que você imagina, de caranguejos com uma pata gigante em forma de pinça a espécies de caracóis cujas carapaças sempre formam espirais na mesma direção. Algumas espécies de feijão só escalam suas treliças em sentido horário, enquanto outras, só em sentido anti-horário, e, embora o corpo humano pareça bem simétrico por fora, a coisa é diferente por dentro. A maior parte dos nossos órgãos vitais são posicionados de forma assimétrica. O coração, o estômago, o baço e o pâncreas ficam no lado esquerdo. A vesícula biliar e a maior parte do fígado ficam no lado direito. Até nossos pulmões são diferentes. O da esquerda tem dois lóbulos, e o da direita tem três. Os dois lados do cérebro parecem iguais, mas funcionam de forma diferente. É crucial garantir que essa assimetria esteja distribuída da forma correta. Se nossos órgãos ficam no lado oposto, uma condição chamada de "situs inversus", normalmente não é problema, mas reversões incompletas podem ser fatais, especialmente quando afetam o coração. Mas de onde vem essa assimetria, já que um embrião novo em folha tem os lados direito e esquerdo idênticos? Uma teoria tem como foco um pequeno caroço no embrião, chamado nódulo. O nódulo contém pelos minúsculos, chamados de cílios, que se inclinam e giram rapidamente, todos na mesma direção. A rotação sincronizada empurra fluido do lado direito do embrião para o lado esquerdo. Na borda esquerda do nódulo, outros cílios sentem esse fluido e ativam genes específicos no lado esquerdo do embrião. Esses genes fazem com que as células produzam certas proteínas e, em apenas algumas horas, os lados direito e esquerdo do embrião estão quimicamente diferentes. Embora ainda pareçam iguais, essas diferenças químicas acabam se transformando em órgãos assimétricos. A assimetria aparece primeiro no coração. Ele começa como um tubo reto esticado no centro do embrião, mas, lá pela terceira semana do embrião, o tubo começa a se entortar, formando um "C", e a girar em direção ao lado direito do corpo. Diferentes estruturas crescem em cada um dos lados, e por fim ele se transforma no coração assimétrico que conhecemos. Enquanto isso, outros órgãos importantes surgem de um tubo central e crescem até chegar às suas posições definitivas. Porém, alguns organismos, como os porcos, não possuem esses cílios embrionários e, mesmo assim, têm órgãos internos assimétricos. Seriam todas as células intrinsecamente assimétricas? Provavelmente. Colônias de bactérias criam ramos rendados que se curvam todos na mesma direção, e células humanas cultivadas num recipiente circular tendem a criar linhas parecidas com as dos sulcos de uma rosquinha. Ao aproximarmos a imagem ainda mais, vemos que muitos dos elementos básicos constitutivos da célula, como ácidos nucleicos, proteínas e açúcares são inerentemente assimétricos. As proteínas têm formas assimétricas complexas, e essas proteínas determinam em que direção as células migram e em que direção os cílios embrionários giram. Essas biomoléculas possuem uma propriedade chamada quiralidade, que significa que uma molécula e sua imagem refletida não são idênticas. Tais como suas mãos direita e esquerda, elas são parecidas, mas tentar usar sua luva esquerda na mão direita prova que não são. Essa assimetria em nível molecular se reflete em células assimétricas, embriões assimétricos e, por fim, organismos assimétricos. Então, embora a simetria possa ser bela, a assimetria tem um fascínio próprio, com seus graciosos espirais, sua complexidade organizada e suas imperfeições impressionantes.