Es gibt kein oben oder unten im Raum, noch in shows wie Star Trek Schiffe sind immer so ausgerichtet, dass auf die gleiche Weise: mit der richtigen Seite oben. Es ist ein wissenschaftlich unnötiger Trope, der unter Science-Fiction-Fans zu einem laufenden Witz geworden ist.
Doch hier auf der Erde befinden sich Fische in einer auffallend ähnlichen Situation. Wenn ein Fisch durch seine schwerelose, dreidimensionale, wässrige Welt gleitet, bleibt er fast immer rechts oben., Die Frage – sowohl für Raumschiffe als auch für Fische-ist warum?
Es ist eine einfachere Frage für fiktive Raumschiffe als echte Fische zu beantworten.
In Filmen oder im Fernsehen zeigen Regisseure Schiffe so, wie sie es tun, weil es die Szene für Zuschauer verständlicher macht, Kreaturen, die an eine schwerkraftgebundene Welt gewöhnt sind. „Wir haben eine feste Idee, dass alles auf der rechten Seite sein sollte“, sagt Frank Fish, ein funktioneller Morphologe an der West Chester University in Pennsylvania. Aber was ist mit Fisch? Es ist ein puzzle.,
„Ich kann einem Fisch—trotz meines Namens—nicht in den Sinn kommen und feststellen, warum er das besonders tun würde“, sagt Fish.
Das Geheimnis zu vertiefen ist, dass Wissenschaftler nur wenige Gründe kennen, warum ein Fisch in einer bestimmten Orientierung schwimmen würde-aber sie haben eindeutig eine Präferenz. Im Gegensatz zu Landtieren drücken Fische nicht gegen den Boden, um sich zu bewegen. Und während Sie sich bewegen, sind Fische in einer Orientierung nicht stromlinienförmiger als in einer anderen. Darüber hinaus sind die meisten Fische sehr schwer, sagt Brooke Flammang, die am New Jersey Institute of Technology Fischbiomechanik studiert., Wie ein Kind, das auf einem Strandball im Pool balanciert, will die Schwerkraft, dass sie kippt. Warum also nicht?
Die führende Erklärung ist, dass Fische das Leben auf der rechten Seite begannen, evolutionär gesprochen, und so hatten die meisten nie einen Grund, sich zu ändern. „Nur zwischen uns, ja, sie haben sich nie die Mühe gemacht“, sagt Milton Love, ein halb pensionierter Meereszoologe an der University of California, Santa Barbara.,
Die bevorzugte Orientierung eines Fisches „geht auf die sehr frühen Schritte des Baus einer linken und einer rechten Seite, eines Kopfes und eines Schwanzes zurück“, sagt Peter Wainwright, der Fischmorphologie und-verhalten an der University of California, Davis, studiert.
Es gibt zwei Gruppen von Tieren, die unterschiedliche linke und rechte Seite haben, sagt Wainwright. Die erste Gruppe, Protostomie, umfasst die meisten wirbellosen Tiere wie Insekten und Mollusken. Früh in der Entwicklung entwickeln diese Tiere als Embryonen einen Hohlraum, der zum Mund wird., In der zweiten Gruppe, Deuterostomie, zu der Wirbeltiere wie Fische und Menschen gehören, entwickeln sich Embryonen unterschiedlich. In diesem Fall wird die erste Depression, die sich bildet, der Anus.
Dieser leichte Anfangsunterschied bedeutet, dass sich die beiden Gruppen in entgegengesetzten Orientierungen entwickeln. Der Flip bestimmt, welche Seite des Tieres zu seiner Oberseite (dorsal) und welche zu seiner Unterseite (ventral) wird und wo das Nervenmark verläuft, sagt Lauren Sallan, die die frühe Wirbeltierentwicklung an der University of Pennsylvania studiert.
Bei den meisten Wirbellosen verläuft das Nervenmark den Bauch hinunter., Die Nerven haben wenig Schwierigkeiten, sich mit den Augen und dem Gehirn zu verbinden, die dorsaler sind, da wirbellose Tiere nicht oft harte Teile in ihrem Körper haben, um in die Quere zu kommen, sagt Sallan.
Im Gegensatz dazu haben selbst die primitivsten Wirbeltiere Hartgewebe wie Knochen, die innere Barrieren im Körper bilden. Infolgedessen ist ihr Körperplan viel weniger anpassungsfähig. Das Nervenmark verläuft entlang des Rückens des Tieres und sein Gehirn entwickelt sich auf seiner dorsalen Seite, um sich mit den Nerven zu verbinden. Da sich die Augen im Schädel in der Nähe des Gehirns befinden, landen sie auch oben., Wenn die Oberseite des Körpers nicht verfügbar ist, landen Bauch und Mund auf der Unterseite.
Sallan ist sich nicht sicher, was zu der Veränderung geführt hat, hat aber die Wirbeltierentwicklung stark beeinflusst. „Es ist ein früher Münzwurf, der zu einer großen Einschränkung in Fischform geworden ist“, sagt Sallan.
Die Frage ist also, warum Fische dorsale Seite nach oben bleiben? Die Antwort liegt in den Grundprinzipien der Evolutionstheorie: Wenn ein neues Merkmal keinen eindeutigen Vorteil bietet, bleiben die Dinge tendenziell gleich.
Wissenschaftler haben einige der Vorteile zum Schwimmen von oben nach oben gehänselt., Zum Beispiel wird die Schwerkraft helfen, Blut vom Gehirn zurück zum Herzen zu bewegen, sagt Flammang. Fische profitieren auch davon, ihre Augen über dem Mund zu haben, sagt Love, da sie diese empfindlichen Organe von Nahrung und Ablagerungen fernhalten und nach Raubtieren Ausschau halten. Sogar ihre Top-Schwere verleiht Fischen einige Vorteile: Sie erhöht ihre Manövrierfähigkeit, sagt Flammang.
Und einige Fische haben gelernt, kopfüber zu schwimmen, während andere mit der Idee flirten.,
Viele Fische, die in der Nähe von Strukturen wie Riffen oder Pfeilern leben, orientieren ihre Bäuche an vertikalen Wänden oder sogar Decken, sagt Wainwright. Die Fische scheinen bequem schwimmen auf diese Weise in der Nähe der Strukturen, aber sie werden schnell die rechte Seite nach oben drehen, wenn sie wegschwimmen.
Eine Gruppe afrikanischer Welse hat das auf den Kopf gestellte Leben voll angenommen. Ihr Verhalten ist das Ergebnis eines Bodenfisches, der sich anpasst, um sauerstoffreiches Wasser in der Nähe der Oberfläche zu nutzen., Der Mund eines Wels befindet sich auf der Unterseite, Daher war es für den Fisch wahrscheinlich am einfachsten, ihn einfach auf den Kopf zu stellen und die Oberseite des Wassers genauso zu behandeln, wie sie für die Behandlung des Bodens verwendet wurde, sagt Lauren Chapman, die Fischatmung an der McGill University in Montreal studiert, Quebec. „Für einen umgekehrten Wels ist die Wasseroberfläche nur ein weiteres Substrat“, sagt sie.
Aber in der überwiegenden Mehrheit der Fälle, sagt Liebe, “ es gibt keinen selektiven Vorteil für die meisten Fische auf den Kopf gestellt werden.“
Die Antwort, wie Wainwright sagt, ist wahrscheinlich, dass sich das Wechseln für die meisten Fische einfach nicht lohnt., An diesem Punkt ist es fest verdrahtet, aufrecht zu sein. Einfach gesagt, Fisch „mag nicht auf den Kopf gestellt sein“, sagt Flammang.
Mit anderen Worten, sie sind daran gewöhnt und es funktioniert. Wie zu beobachten, wie Raumschiffe durch die Galaxie rennen, rechte Seite nach oben.
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