Det er ingen opp eller nede i verdensrommet, men i show som Star Trek er skip alltid orientert på samme måte: høyre side opp. Det er en vitenskapelig unødvendig trope som har blitt en løpende vits blant science fiction-fans.
Likevel her på jorden befinner fisk seg i en påfallende lignende situasjon. Når en fisk glir gjennom sin vektløse, tredimensjonale, vannrike verden, forblir den nesten alltid høyre side opp. Spørsmålet - for både stjerneskip og fisk - er hvorfor?
Det er et lettere spørsmål å svare på for fiktive romskip enn virkelige fisker.
I filmer eller på TV viser regissører skip slik de gjør, fordi det gjør scenen mer forståelig for seere, skapninger som er vant til en tyngdekraften verden. "Vi har en fast ide om at alt skal være rett opp, " sier Frank Fish, en funksjonell morfolog ved West Chester University i Pennsylvania. Men hva med fisk? Det er et puslespill.
"Jeg kan ikke komme inn i tankene til en fisk - til tross for navnet mitt - og bestemme hvorfor den særlig vil gjøre det, " sier Fish.
Å utdype mysteriet er at forskere vet få grunner til at en fisk svømmer i en bestemt retning - og likevel har de helt klart en preferanse. I motsetning til landdyr, skyver ikke fisk mot bakken for å bevege seg. Og mens du flytter, er ikke fiskene mer strømlinjeformet i en retning enn en annen. Hva mer er, de fleste fiskene er topptunge, sier Brooke Flammang, som studerer biomekanikk av fisk ved New Jersey Institute of Technology. Som et barn som balanserer på en strandball i bassenget, ønsker tyngdekraften at de skal snu. Så hvorfor gjør de ikke det?
Den ledende forklaringen er at fisk begynte livet rett opp, evolusjonært sett, og at de fleste aldri hadde grunn til å endre seg. "Bare mellom oss, ja, de har aldri brydd seg, " sier Milton Love, en semi-pensjonert marin zoolog ved University of California, Santa Barbara.
En fiskes foretrukne orientering "går tilbake til de veldig tidlige trinnene med å bygge en venstre side og en høyre side, en hodeende [og] en haleside, " sier Peter Wainwright, som studerer fiskemorfologi og oppførsel ved University of California, Davis .
Det er to grupper av dyr som har distinkte venstre og høyre side, sier Wainwright. Den første gruppen, protostomia, inkluderer de fleste virvelløse dyr, som insekter og bløtdyr. Tidlig i utviklingen, som embryoer, utvikler disse dyrene et hulrom som fortsetter å bli munnen. I den andre gruppen, deuterostomia, som inkluderer virveldyr som fisk og mennesker, utvikler embryoer annerledes. I dette tilfellet blir den første depresjonen som dannes anus.
Denne lette innledende forskjellen betyr at de to gruppene utvikler seg i motsatte retning. Flippen bestemmer hvilken side av dyret som blir dens topp (rygg) og hvilken blir dens bunn (ventral), samt hvor nervesnoren løper, sier Lauren Sallan, som studerer tidlig utvikling av virveldyr ved University of Pennsylvania.
Hos de fleste virvelløse dyr renner nervesnoren nedover magen. Nervene har liten vanskeligheter med å koble seg til øynene og hjernen, som er mer dorsale, siden virvelløse dyr ikke ofte har harde deler i kroppene sine for å komme i veien, sier Sallan.
I motsetning til dette, selv de mest primitive virveldyr har harde vev, for eksempel bein, som danner indre barrierer i kroppen. Som et resultat er kroppsplanen deres mye mindre tilpasningsdyktig. Nervesnoren løper langs dyrets rygg og hjernen utvikler seg på ryggsiden for å knytte seg til nervene. Siden øynene er i hodeskallen nær hjernen, havner de også på toppen. Med toppen av kroppen utilgjengelig havner magen og munnen på bunnen.
Sallan er ikke sikker på hva som førte til forandringen, men det påvirket virveldyrets evolusjon sterkt. "Det er en tidlig myntflip som har blitt en viktig begrensning i form av fisk, " sier Sallan.
Spørsmålet er da, hvorfor ble fisken dorsal oppe? Svaret ligger i grunnleggende elementer i evolusjonsteorien: hvis en ny egenskap ikke gir en tydelig fordel, har ting en tendens til å forbli det samme.
Forskere har drillet noen av fordelene til å svømme fra toppen opp. For eksempel vil tyngdekraften bidra til å flytte blod fra hjernen tilbake til hjertet, sier Flammang. Fisk har også fordel av å ha øynene over munnen, sier Love, ettersom den holder de følsomme organene borte fra mat og rusk, og på utkikk etter rovdyr. Selv deres tyngde gir fisk noen fordeler: det øker manøvrerbarheten deres, sier Flammang.
Og noen fisk har lært å svømme opp ned, mens andre flørter med ideen.
Mange fisk som bor i nærheten av strukturer som skjær eller brygger, vil orientere buken mot vertikale vegger eller til og med tak, sier Wainwright. Fiskene virker behagelige å svømme på denne måten i nærheten av konstruksjonene, men de vil raskt dreie høyresiden opp når de svømmer bort.
En gruppe afrikansk steinbit har omfavnet livet opp og ned. Oppførselen deres er resultatet av en fisk i bunnen som tilpasser seg å utnytte oksygenrikt vann nær overflaten. En steinbit munn er på undersiden, så det var sannsynligvis enklest for fisken å bare snu opp ned og behandle toppen av vannet på samme måte som det pleide å behandle bunnen, sier Lauren Chapman, som studerer fiskens respirasjon ved McGill University i Montreal, Quebec. "For en omvendt steinbit er vannets overflate bare et annet underlag, " sier hun.
Men i de aller fleste tilfeller, sier Love, "er det ingen selektiv fordel for de fleste fisker å være opp ned."
Som Wainwright sier, er svaret sannsynlig at det ikke er verdt å bytte for de fleste fisker. På dette tidspunktet er det å være oppreist hardwired. Enkelt sagt, fisk "vil kanskje ikke like å være opp ned", sier Flammang.
Med andre ord, de er vant til det, og det fungerer. Som å se stjerneskip løpe over galaksen, høyre side opp.
Relaterte historier fra Hakai Magazine:
- Fisketeknikker målretter fisk med forskjellige "personligheter"
- Hvor går fisk i storm?
- Fisk i formasjon
