det finns ingen upp eller ner i rymden, men i Shower som Star Trek är fartyg alltid orienterade på samma sätt: höger sida upp. Det är en vetenskapligt onödig trope som har blivit ett löpande skämt bland science fiction-fans.
men här på jorden befinner sig fisken i en slående liknande situation. När en fisk glider genom sin viktlösa, tredimensionella, vattniga Värld, stannar den nästan alltid rätt sida upp., Frågan—för både rymdskepp och fisk—är varför?
det är en enklare fråga att svara på fiktiva rymdskepp än den verkliga fisken.
i filmer eller på TV visar regissörer fartyg som de gör eftersom det gör scenen mer förståelig för tittare, varelser som är vana vid en gravitationsbunden Värld. ”Vi har en fast idé att allt ska vara rätt sida upp”, säger Frank Fish, en funktionell morfolog vid West Chester University i Pennsylvania. Men vad sägs om fisk? Det är ett pussel.,
”Jag kan inte komma in i en fisks sinne—trots mitt namn—och bestämma varför det särskilt skulle göra det”, säger Fish.
fördjupning av mysteriet är att forskare vet få anledningar till varför en fisk skulle simma i någon särskild orientering—men de har tydligt en preferens. Till skillnad från landdjur trycker inte fisken mot marken för att flytta. Och medan du flyttar är fisken inte mer strömlinjeformad i en orientering än en annan. Dessutom är de flesta fiskar topp tunga, säger Brooke Flammang, som studerar fiskbiomekanik vid New Jersey Institute of Technology., Som ett barn balanserar på en strandboll i poolen, gravity vill att de ska vända. Varför gör de inte det?
den ledande förklaringen är att fisken började livet rätt sida upp, evolutionärt sett, och så hade de flesta aldrig någon anledning att förändras. ”Bara mellan oss, ja, de störde aldrig”, säger Milton Love, en semi-pensionerad marin zoolog vid University of California, Santa Barbara.,
en fisks föredragna orientering ”går tillbaka till de mycket tidiga stegen för att bygga en vänster sida och en höger sida, ett huvud slutar en svansslut”, säger Peter Wainwright, som studerar fiskmorfologi och beteende vid University of California, Davis.
det finns två grupper av djur som har distinkta vänster och höger sida, säger Wainwright. Den första gruppen, protostomia, innehåller de flesta ryggradslösa djur, som insekter och blötdjur. Tidigt i utvecklingen, som embryon, utvecklar dessa djur ett hålrum som fortsätter att bli munnen., I den andra gruppen utvecklas deuterostomi, som inkluderar ryggradsdjur som fisk och människor, embryon annorlunda. I detta fall blir den första depression som bildas anusen.
denna lilla initiala skillnad innebär att de två grupperna utvecklas i motsatta riktningar. Luckan bestämmer vilken sida av djuret som blir dess topp (dorsal) och som blir dess botten (ventral), liksom där nervkabeln går, säger Lauren Sallan, som studerar tidig ryggradsutveckling vid University of Pennsylvania.
i de flesta ryggradslösa djur går nervkabeln ner i magen., Nerverna har lite svårt att ansluta till ögon och hjärna, som är mer dorsala, eftersom ryggradslösa djur inte ofta har hårda delar inuti sina kroppar för att komma i vägen, säger Sallan.
däremot har även de mest primitiva ryggradsdjur hårda vävnader, såsom ben, som bildar inre hinder i kroppen. Som ett resultat är deras kroppsplan mycket mindre anpassningsbar. Nervkabeln löper längs djurets rygg och hjärnan utvecklas på sin dorsala sida för att länka till nerverna. Eftersom ögonen är i skallen nära hjärnan, hamnar de också på toppen., Med toppen av kroppen otillgänglig hamnar magen och munnen på botten.
Sallan är inte säker på vad som ledde till förändringen, men det påverkade väldigt vertebrate evolution. ”Det är en tidig mynt flip som har blivit en stor begränsning i fiskform”, säger Sallan.
frågan Är då varför fisk stanna dorsala sidan upp? Svaret ligger i de grundläggande grundsatserna i evolutionsteorin: om ett nytt drag inte ger en tydlig fördel, tenderar saker att vara desamma.
forskare har retat ut några av fördelarna att simma uppifrån., Till exempel kommer gravitationen att hjälpa till att flytta blod från hjärnan tillbaka till hjärtat, säger Flammang. Fisk drar också nytta av att ha ögonen ovanför munnen, säger kärlek, eftersom det håller de känsliga organen borta från mat och skräp och på utkik efter rovdjur. Även deras topp-tyngd ger fisk några fördelar: det ökar deras manövrerbarhet, säger Flammang.
och vissa fiskar har lärt sig att simma upp och ner, medan andra flörtar med tanken.,
många fiskar som bor nära strukturer som rev eller bryggor kommer att orientera sina magar mot vertikala väggar eller till och med tak, säger Wainwright. Fisken verkar bekväm att simma på detta sätt nära strukturerna, men de kommer snabbt att vända höger sida upp när de simmar bort.
en grupp afrikanska havskatt har helt omfamnat upp och ner livet. Deras beteende är resultatet av en bottenlevande fisk som anpassar sig för att dra nytta av syrerikt vatten nära ytan., En havskatt mun är på undersidan, så det var sannolikt lättast för fisken att helt enkelt vända upp och ner och behandla toppen av vattnet på samma sätt som det brukade behandla botten säger Lauren Chapman, som studerar fisk andning vid McGill University i Montreal, Quebec. ”Till en inverterad havskatt är vattnets yta bara ett annat substrat”, säger hon.
men i de allra flesta fall, säger Kärlek, ”Det finns ingen selektiv fördel för de flesta fiskar att vara upp och ner.”
svaret, som Wainwright säger, är troligt att det för de flesta fiskar är att byta helt enkelt inte värt det., Vid denna tidpunkt är det svårt att vara upprätt. Enkelt uttryckt, fisk ”kanske inte gillar att vara upp och ner”, säger Flammang.
med andra ord är de vana vid det, och det fungerar. Som att se rymdskepp tävla över galaxen, höger upp.
Relaterade berättelser från Hakai Magazine:
- fisketekniker riktar fisk med olika ”personligheter”
- Var går fisken i en Storm?
- fisk i Formation