W przestrzeni kosmicznej nie ma ani góry, ani dołu, ale w programach takich jak Star Trek statki są zawsze ustawione w ten sam sposób: prawą stroną do góry. To niepotrzebny naukowo trop, który stał się żartem wśród fanów science fiction.
Jednak tutaj, na Ziemi, ryby znajdują się w uderzająco podobnej sytuacji. Gdy ryba ślizga się po swoim nieważkim, trójwymiarowym, wodnym świecie, prawie zawsze pozostaje prawą stroną do góry. Pytanie - zarówno dla statków kosmicznych, jak i ryb - brzmi: dlaczego?
Łatwiej jest odpowiedzieć na pytanie dotyczące fikcyjnych statków kosmicznych niż prawdziwych ryb.
W filmach lub telewizji reżyserzy pokazują statki tak, jak robią, ponieważ dzięki temu scena jest bardziej zrozumiała dla widzów, stworzeń przyzwyczajonych do świata związanego z grawitacją. „Mamy ustalony pogląd, że wszystko powinno być skierowane do góry”, mówi Frank Fish, morfolog funkcjonalny z West Chester University w Pensylwanii. Ale co z rybami? To jest łamigłówka.
„Nie mogę wniknąć w umysł ryby - pomimo mojego imienia - i ustalić, dlaczego miałaby to szczególnie robić”, mówi Fish.
Pogłębianie tajemnicy polega na tym, że naukowcy znają nieliczne powody, dla których ryba pływałaby w jakiejkolwiek określonej orientacji - a jednak najwyraźniej preferowali. W przeciwieństwie do zwierząt lądowych, ryby nie naciskają na ziemię, aby się poruszać. I podczas ruchu ryby nie są bardziej opływowe w jednej orientacji niż w innej. Co więcej, większość ryb jest najcięższych, mówi Brooke Flammang, która studiuje biomechanikę ryb w New Jersey Institute of Technology. Podobnie jak dziecko balansujące na piłce plażowej w basenie, grawitacja chce, żeby się odwróciły. Dlaczego więc nie?
Wiodącym wyjaśnieniem jest to, że ryby rozpoczęły życie prawą stroną do góry, ewolucyjnie, a więc większość nigdy nie miała powodu się zmieniać. „Tylko między nami, tak, nigdy się nie przejmowali”, mówi Milton Love, pół-emerytowany zoolog morski z University of California, Santa Barbara.
Preferowana orientacja ryb „wraca do bardzo wczesnych etapów budowy lewej i prawej strony, głowy i ogona”, mówi Peter Wainwright, który studiuje morfologię i zachowanie ryb na University of California w Davis .
Istnieją dwie grupy zwierząt, które mają wyraźne lewą i prawą stronę, mówi Wainwright. Pierwsza grupa, protostomia, obejmuje większość bezkręgowców, takich jak owady i mięczaki. Na wczesnym etapie rozwoju, jako zarodki, zwierzęta te rozwijają jamę, która następnie staje się pyskiem. W drugiej grupie deuterostomia, która obejmuje kręgowce, takie jak ryby i ludzie, zarodki rozwijają się inaczej. W tym przypadku pierwsza depresja, która się tworzy, staje się odbytem.
Ta niewielka początkowa różnica oznacza, że obie grupy rozwijają się w przeciwnych orientacjach. Trzepnięcie określa, która strona zwierzęcia staje się górną (grzbietową), a która dolną (brzuszną), a także gdzie przebiega przewód nerwowy, mówi Lauren Sallan, która bada wczesną ewolucję kręgowców na University of Pennsylvania.
U większości bezkręgowców przewód nerwowy spływa po brzuchu. Sallan mówi, że nerwy mają niewielkie trudności z połączeniem się z oczami i mózgiem, które są bardziej grzbietowe, ponieważ bezkręgowce często nie mają twardych części w swoich ciałach.
Natomiast nawet najbardziej prymitywne kręgowce mają twarde tkanki, takie jak kości, które tworzą wewnętrzne bariery w ciele. W rezultacie ich plan ciała jest znacznie mniej elastyczny. Sznur nerwowy biegnie wzdłuż grzbietu zwierzęcia, a jego mózg rozwija się po stronie grzbietowej, aby połączyć się z nerwami. Ponieważ oczy znajdują się w czaszce w pobliżu mózgu, również kończą na górze. Gdy górna część ciała jest niedostępna, żołądek i usta kończą się na dole.
Sallan nie jest pewien, co doprowadziło do zmiany, ale mocno wpłynęło na ewolucję kręgowców. „To wczesny rzut monetą, który stał się głównym ograniczeniem w postaci ryb”, mówi Sallan.
Pytanie brzmi zatem, dlaczego ryby zatrzymały grzbietową stronę do góry? Odpowiedź leży w podstawowych założeniach teorii ewolucji: jeśli nowa cecha nie zapewnia wyraźnej przewagi, rzeczy pozostają takie same.
Naukowcy drażnili się z niektórymi dodatkami do pływania do góry nogami. Na przykład grawitacja pomoże przenieść krew z mózgu z powrotem do serca, mówi Flammang. Jak mówi Love, ryby również czerpią korzyści z tego, że mają oczy powyżej pyska, ponieważ odsuwają one wrażliwe narządy od jedzenia i gruzu oraz szukają drapieżników. Flammang twierdzi, że nawet ich najwyższa waga zapewnia rybom pewne korzyści: zwiększa ich zwrotność.
Niektóre ryby nauczyły się pływać do góry nogami, podczas gdy inne flirtują z tym pomysłem.
Wiele ryb żyjących w pobliżu struktur, takich jak rafy lub mola, skieruje swoje brzuchy na pionowe ściany, a nawet sufity, mówi Wainwright. Ryby wydają się dobrze pływać w ten sposób w pobliżu budowli, ale szybko odwrócą prawą stronę do góry, gdy odpłyną.
Grupa suma afrykańskiego w pełni przyjęła życie do góry nogami. Ich zachowanie jest wynikiem przystosowania się ryb żyjących na dnie do korzystania z bogatej w tlen wody w pobliżu powierzchni. Jak mówi Lauren Chapman, która studiuje oddychanie ryb na McGill University w Montrealu, pysk suma znajduje się na jego spodzie, więc rybom łatwiej było po prostu odwrócić się do góry nogami i potraktować górę wody w taki sam sposób, jak w przypadku dna., Quebec. „Dla odwróconego suma powierzchnia wody jest tylko kolejnym podłożem” - mówi.
Ale w zdecydowanej większości przypadków, jak mówi Love, „większość ryb nie ma żadnej selektywnej przewagi”.
Odpowiedź, jak mówi Wainwright, jest prawdopodobne, że dla większości ryb zmiana po prostu nie jest tego warta. W tym momencie bycie wyprostowanym jest na stałe. Mówiąc wprost, ryby „mogą nie lubić być do góry nogami”, mówi Flammang.
Innymi słowy, są do tego przyzwyczajeni i to działa. Jak oglądanie statków kosmicznych ścigających się po całej galaktyce, prawą stroną do góry.
Powiązane artykuły z magazynu Hakai:
- Techniki wędkowania ukierunkowane na ryby o różnych „osobowościach”
- Gdzie ryby idą w burzy?
- Ryba w formacji
