Er is geen omhoog of omlaag in de ruimte, maar in shows zoals Star Trek zijn schepen altijd op dezelfde manier georiënteerd: met de goede kant naar boven. Het is een wetenschappelijk onnodige trope die een grap is geworden onder fans van sciencefiction.
Maar hier op aarde bevinden vissen zich in een opvallend vergelijkbare situatie. Terwijl een vis door zijn gewichtloze, driedimensionale, waterige wereld glijdt, blijft hij bijna altijd rechtop staan. De vraag - voor zowel ruimteschepen als vissen - is waarom?
Het is een eenvoudiger vraag om fictieve ruimteschepen te beantwoorden dan echte vissen.
In films of op televisie laten regisseurs schepen zien wat ze doen omdat het de scène begrijpelijker maakt voor kijkers, wezens die gewend zijn aan een door zwaartekracht gebonden wereld. "We hebben een vast idee dat alles goed moet zijn", zegt Frank Fish, een functionele morfoloog aan de West Chester University in Pennsylvania. Maar hoe zit het met vis? Het is een puzzel.
"Ik kan niet in de geest van een vis komen - ondanks mijn naam - en bepalen waarom hij dat met name zou doen, " zegt Fish.
Het verdiepen van het mysterie is dat wetenschappers weinig redenen kennen waarom een vis in een bepaalde oriëntatie zou zwemmen - maar ze hebben duidelijk een voorkeur. In tegenstelling tot landdieren duwen vissen niet tegen de grond om te bewegen. En tijdens het bewegen zijn vissen niet meer gestroomlijnd in de ene richting dan de andere. Bovendien zijn de meeste vissen topzwaar, zegt Brooke Flammang, die visbiomechanica bestudeert aan het New Jersey Institute of Technology. Als een kind dat op een strandbal in het zwembad balanceert, wil de zwaartekracht dat ze omdraaien. Dus waarom doen ze dat niet?
De leidende verklaring is dat vissen het leven begonnen met de goede kant, evolutionair gesproken, en dus hadden de meeste nooit een reden om te veranderen. "Alleen tussen ons, ja, ze hebben nooit de moeite genomen", zegt Milton Love, een semi-gepensioneerde mariene zoöloog aan de Universiteit van Californië, Santa Barbara.
De voorkeursoriëntatie van een vis "gaat terug naar die zeer vroege stappen van het bouwen van een linkerkant en een rechterkant, een kop en een staart", zegt Peter Wainwright, die vismorfologie en -gedrag bestudeert aan de Universiteit van Californië, Davis .
Er zijn twee groepen dieren met verschillende linker- en rechterkant, zegt Wainwright. De eerste groep, protostomia, omvat de meeste ongewervelde dieren, zoals insecten en weekdieren. Al vroeg in hun ontwikkeling, als embryo's, ontwikkelen deze dieren een holte die vervolgens de mond wordt. In de tweede groep, deuterostomie, waaronder gewervelde dieren zoals vissen en mensen, ontwikkelen embryo's zich anders. In dit geval wordt de eerste te vormen depressie de anus.
Dit kleine initiële verschil betekent dat de twee groepen zich in tegenovergestelde oriëntaties ontwikkelen. De flip bepaalt welke kant van het dier zijn bovenkant (dorsaal) wordt en welke zijn onderkant (ventrale) wordt, evenals waar het zenuwkoord loopt, zegt Lauren Sallan, die de vroege evolutie van gewervelde dieren bestudeert aan de Universiteit van Pennsylvania.
Bij de meeste ongewervelde dieren loopt het zenuwkoord door de buik. De zenuwen hebben weinig moeite om verbinding te maken met de ogen en hersenen, die meer dorsaal zijn, omdat ongewervelde dieren vaak geen harde delen in hun lichaam hebben om in de weg te zitten, zegt Sallan.
Daarentegen hebben zelfs de meest primitieve gewervelde dieren harde weefsels, zoals botten, die interne barrières in het lichaam vormen. Als gevolg hiervan is hun lichaamsplan veel minder flexibel. Het zenuwkoord loopt langs de rug van het dier en zijn hersenen ontwikkelen zich aan zijn dorsale zijde om zich te verbinden met de zenuwen. Omdat de ogen zich in de schedel bij de hersenen bevinden, eindigen ze ook bovenaan. Met de bovenkant van het lichaam niet beschikbaar, eindigen de maag en mond op de bodem.
Sallan is niet zeker wat tot de verandering heeft geleid, maar het heeft de evolutie van gewervelde dieren sterk beïnvloed. "Het is een vroege munt flip die een grote beperking in visvorm is geworden, " zegt Sallan.
De vraag is dan waarom vissen dorsaal naar boven bleven? Het antwoord ligt in de basisprincipes van de evolutietheorie: als een nieuwe eigenschap geen duidelijk voordeel biedt, blijven de dingen hetzelfde.
Wetenschappers hebben een paar van de voordelen gepest om van boven naar boven te zwemmen. De zwaartekracht helpt bijvoorbeeld om bloed van de hersenen terug naar het hart te brengen, zegt Flammang. Vissen hebben er ook baat bij hun ogen boven hun mond te houden, zegt Love, omdat het die gevoelige organen weghoudt van voedsel en puin en op zoek is naar roofdieren. Zelfs hun topzwaarheid biedt vissen enkele voordelen: het verhoogt hun wendbaarheid, zegt Flammang.
En sommige vissen hebben geleerd ondersteboven te zwemmen, terwijl anderen flirten met het idee.
Veel vissen die in de buurt van structuren zoals riffen of pijlers leven, richten hun buik tegen verticale muren of zelfs plafonds, zegt Wainwright. De vissen lijken comfortabel te zwemmen op deze manier in de buurt van de structuren, maar ze zullen snel naar rechts draaien wanneer ze wegzwemmen.
Een groep Afrikaanse meervallen hebben het leven ondersteboven volledig omarmd. Hun gedrag is het resultaat van een bodemvis die zich aanpast om te profiteren van zuurstofrijk water aan de oppervlakte. De bek van een meerval bevindt zich aan de onderkant, dus het was waarschijnlijk het gemakkelijkst voor de vis om gewoon ondersteboven te keren en de bovenkant van het water te behandelen hetzelfde als voor de bodem, zegt Lauren Chapman, die visademhaling bestudeert aan de McGill University in Montreal, Quebec. "Voor een omgekeerde meerval is het wateroppervlak gewoon een ander substraat", zegt ze.
Maar in de overgrote meerderheid van de gevallen, zegt Love, "is er geen selectief voordeel voor de meeste vissen om op zijn kop te staan."
Het antwoord, zoals Wainwright zegt, is waarschijnlijk dat overschakelen voor de meeste vissen gewoon niet de moeite waard is. Op dit moment is rechtop zitten bedraad. Simpel gezegd, "vissen zijn misschien niet graag ondersteboven", zegt Flammang.
Met andere woorden, ze zijn eraan gewend en het werkt. Zoals het kijken naar sterrenschepen dwars door de Melkweg, met de goede kant omhoog.
Verwante verhalen van Hakai Magazine:
- Visserijtechnieken Target vis met verschillende "persoonlijkheden"
- Waar gaan vissen heen in een storm?
- Vissen in formatie
