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.
Simetria este pretutindeni în natură și adesea o asociem cu frumusețea: o frunză cu formă perfectă sau un fluture cu modele complexe identice pe ambele aripi. Dar se pare că și asimetria este destul de importantă și mai obișnuită decât ai crede, de la crabi cu un singur clește imens, la specii de melci a căror cochilie se spiralează mereu în aceeași direcție. Unele specii de fasole cresc pe spaliere doar în sensul acelor de ceasornic, pe când altele -- în sens invers. Și deși corpul uman pare simetric pe exterior, nu același lucru se întâmplă pe interior. Majoritatea organelor noastre vitale sunt aranjate asimetric. Inima, stomacul, splina și pancreasul sunt spre partea stângă. Vezica biliară și o mare parte din ficat sunt pe partea dreaptă. Chiar și plămânii sunt diferiți. Cel stâng are doi lobi, iar cel drept are trei. Cele două părți ale creierului arată identic, dar funcționează diferit. Este foarte important ca asimetria să fie distribuită corect. Dacă organele interne sunt inversate, vorbim de o boală numită situs inversus, care, adesea, este inofensivă. Însă aceasta poate fi fatală dacă nu sunt inversate toate organele, în special inima. De unde pornește această asimetrie, dacă partea stângă și dreaptă a embrionului arată identic? O teorie se axează pe o mică depresiune aflată pe embrion, numită nod. Nodul este acoperit cu peri mici, numiți cili, care se înclină dinspre cap și se rotesc rapid, toți în aceeași direcție. Rotația lor sincronizată împinge fluidul din partea dreaptă a embrionului spre cea stângă. Pe marginea stângă a nodului, alți cili simt curgerea fluidului și activează anumite gene aflate pe partea stângă a embrionului. Aceste gene fac celulele să creeze anumite proteine și, în doar câteva ore, partea dreaptă și stângă a embrionului devin diferite chimic. Deși arată asemănător, aceste diferențe chimice ajung să formeze organe asimetrice. Asimetria este vizibilă mai întâi la inimă. Începe ca un tub drept, spre centrul embrionului, dar când embrionul face trei săptămâni, tubul începe să se curbeze în forma literei „c” și se rotește înapoi, spre partea dreaptă a corpului. Acesta dezvoltă structuri diferite pe fiecare parte, ajungând astfel la forma pe care o știm, de inimă asimetrică. În acest timp, celelalte organe majore sunt formate dintr-un tub central și cresc până ajung la forma finală. Dar anumite organisme, cum ar fi porcii, nu prezintă acești cili embrionari, dar totuși au organe interne asimetrice. Este posibil ca toate celulele să fie intrinsec asimetrice? Probabil. Coloniile bacteriene dezvoltă ramuri ce se curbează în aceeași direcție, iar celulele umane cultivate în anumite cadre tind să ia forma acestora. Dacă apropiem cadrul, vedem că multe din blocurile de bază ale celulelor, precum acizi nucleici, proteine și zaharuri sunt congenital asimetrice. Proteinele au forme asimetrice complexe, și ghidează direcția de migrare a celulelor și direcția de curbare a cililor embrionari. Aceste biomolecule au o proprietate numită chiralitate, adică o moleculă și imaginea ei în oglindă nu sunt indentice. Ca și mâna dreaptă și stângă, arată identic, dar vedem că nu sunt dacă încercăm să punem mâna opusă în mănușă. La nivel molecular, această asimetrie se reflectă în celulele asimetrice, embrioni asimetrici, și nu în ultimul rând, organisme asimetrice. Deși simetria poate fi frumoasă, asmietria are și ea frumusețea ei, în spiralele grațioase, în complexitatea lor structurată, și în imperfecțiunile frapante.