Nincs felfelé vagy lefelé az űrben, mégis olyan show- kban, mint a Star Trek, a hajók mindig azonos módon vannak orientálva: jobbra felfelé. Ez egy tudományosan felesleges trófea, amely futó viccgé vált a tudományos fantasztikus rajongók körében.
De a Földön a halak feltűnően hasonló helyzetbe kerülnek. Ahogy egy hal siklik súlytalan, háromdimenziós, vizes világán, szinte mindig jobb oldalán marad. Miért van ez a kérdés - mind a csillaghajók, mind a halak esetében?
Ez könnyebben megválaszolható kitalált űrhajók számára, mint a valós hal.
A filmekben vagy a televízióban a rendezők úgy mutatják be a hajóikat, ahogy csinálják, mert ez a jelenetet érthetőbbé teszi a nézőknek, a gravitációhoz kötött világhoz megszokott lényeknek. "Van egy elképzelésünk, hogy mindennek a jobb oldalán kell lennie" - mondja Frank Fish, a funkcionális morfológus a pennsylvaniai West Chester Egyetemen. De mi a helyzet a halakkal? Ez egy puzzle.
"Nem tudok belemenni egy halak fejébe - a nevem ellenére -, hogy meghatározzam, miért tennék ezt különösen" - mondja Fish.
A rejtély elmélyítése az, hogy a tudósok kevés okot tudnak arra, hogy miért halak a halak egy adott tájolásnál úsznának - ám egyértelműen előnyben részesítik őket. A szárazföldi állatoktól eltérően a halak nem mozognak a föld ellen. És mozgatás közben a halak egyik irányban nem sokkal egyszerűbbek, mint a másik. Sőt, a legtöbb hal túl nehéz - mondja Brooke Flammang, aki a biomechanikát tanulmányozza a New Jersey-i Technológiai Intézetben. Mint egy gyermek, aki egy medence partján egy tengerparti labdát egyensúlyoz, a gravitáció azt akarja, hogy megforduljon. Akkor miért nem?
A vezető magyarázat az, hogy a halak evolúciós szempontból jobb oldalon felfelé kezdték meg az életüket, és így soha nem volt oka a változásnak. "Csak köztünk, igen, soha nem zavartalak" - mondja Milton Love, a félig nyugdíjas tengeri állatorvos a kaliforniai egyetemen, Santa Barbarában.
A hal preferált orientációja „a bal és a jobb oldal, a fej és a farok végének felépítésének nagyon korai lépéseibe vezet vissza” - mondja Peter Wainwright, aki a halak morfológiáját és viselkedését tanulmányozza a kaliforniai egyetemen, Davis .
Két állatcsoport van, amelyeknek megkülönböztethető bal és jobb oldala van - mondja Wainwright. Az első csoport, a protostomia a legtöbb gerinctelen állatot, például rovarokat és puhatestűeket foglalja magában. A fejlődés korai szakaszában, mint embriók, ezek az állatok kialakítanak egy üreget, amely a szájává válik. A második csoportban a gerincesek, például halak és emberek körébe tartozó deuterostomia az embriók eltérően fejlődnek. Ebben az esetben a kialakuló első depresszió végbélnyílásgá válik.
Ez a kis kezdeti különbség azt jelenti, hogy a két csoport ellentétes irányban fejlődik. Lauren Sallan, aki a pennsylvaniai egyetemen tanulmányozza a gerinces korai fejlődését, a flip meghatározza, hogy az állat melyik oldala válik a tetejévé (hátsó), és melyik aluláig (ventrálisává), valamint hogy hol fut az idegzsinór.
A legtöbb gerinctelennél az idegzsinór lehajlik a hasán. Az idegeknek alig vannak nehézségeik a szemhez és az agyhoz való kapcsolódáshoz, amelyek hátsóak, mivel a gerincteleneknek gyakran nincs kemény része a testükben, hogy útba kerüljenek - mondja Sallan.
Ezzel szemben még a legprimitívesebb gerinceseknek is vannak kemény szövetei, például csontok, amelyek belső korlátokat képeznek a testben. Ennek eredményeként testterveik sokkal kevésbé adaptálhatók. Az idegvezeték az állat hátán halad, és az agya hátsó oldalán fejlődik, hogy az idegekhez kapcsolódjon. Mivel a szemek a koponyában vannak az agy közelében, a tetejükre is végül vannak. Mivel a test felső része nem érhető el, a gyomor és a száj az aljára kerül.
Sallan nem biztos benne, mi vezette a változást, de erősen befolyásolta a gerinces evolúciót. "Ez egy korai érmecsavar, amely a halak formájában jelentősen korlátozott tényezővé vált" - mondja Sallan.
A kérdés tehát az, hogy miért maradtak a halak háti oldallal felfelé? A válasz az evolúciós elmélet alapelveiben rejlik: ha egy új tulajdonság nem nyújt különösebb előnyt, a dolgok általában ugyanazok maradnak.
A tudósok kiküszöbölték a hátrányok némelyikét, hogy úszjanak felfelé. Például a gravitáció segít a vér mozgatásában az agyból a szívbe - mondja Flammang. A halak számára is előnyös, ha a szájuk felett vannak a szemük - mondja Love, mivel ez tartja távol az érzékeny szerveket az ételektől és a törmelékektől, valamint a ragadozók körében. Még a legnagyobb nehézségeik is előnyeik vannak a halaknak: ez növeli a manőverező képességüket - mondja Flammang.
És egyes halak megtanultak fejjel lebegni, mások flörtöltek az ötlettel.
Sok halak, amelyek olyan épületek közelében élnek, mint a zátonyok vagy a mólók, a hasát függőleges falakhoz vagy akár mennyezethez igazítják - mondja Wainwright. Úgy tűnik, hogy a halak így kényelmesen úsznak a szerkezetek közelében, ám haladás közben gyorsan jobbra felfelé fordulnak.
Az afrikai harcsa egy csoportja teljesen felkarolta a fejjel lefelé fordított életet. Viselkedésük az alsó helyzetben lévő halak eredménye, amely alkalmazkodik az oxigénben gazdag víz előnyeihez a felszín közelében. A harcsa szája az alján van, tehát a halaknak legkönnyebb volt egyszerűen fejjel lefelé fordulni, és a víz tetejét ugyanúgy kezelni, mint ahogyan az alján kezeltek., Quebec. "Egy fordított harcsa számára a víz felszíne csak egy újabb hordozó" - mondja.
De az esetek túlnyomó többségében, mondja Love, "nincs szelektív előnye, hogy a legtöbb halak fejjel lefelé forduljanak".
A válasz, amint azt Wainwright mondja, valószínű, hogy a legtöbb hal esetében a váltás egyszerűen nem éri meg. Ezen a ponton az egyenes helyzet meghúzódik. Egyszerűen fogalmazva: a halak „nem szeretik, ha fejjel lefelé vannak” - mondja Flammang.
Más szavakkal, megszokták, és működik. Mintha a csillaghajók figyelnék a galaxist, a jobb oldalon felfelé.
Kapcsolódó történetek a Hakai magazinból:
- Horgásztechnika Halakat céloz meg különböző „személyiségek” között
- Hol mennek a vihar a halak?
- Hal formációban
