魚が逆さまに泳げない進化的理由| 科学| スミソニアン - 記事、科学、野生生物

宇宙には上下はありませんが、 スタートレックのようなショーでは、船は常に同じ方向を向いています：右側が上です。これは、科学的に不必要な策略であり、SFファンの間でジョークになっています。

しかし、ここ地球では、魚は驚くほど似た状況にいることに気づきます。魚が無重力で立体的な水の世界を滑走するとき、魚はほぼ常に正しい状態を保ちます。宇宙船と魚の両方に対する質問はなぜですか？

現実の魚よりも、架空の宇宙船に対して答える方が簡単な質問です。

映画やテレビでは、監督は、重力に縛られた世界に慣れている生き物である視聴者がシーンをより理解しやすくするため、船をそのように見せます。「私たちは、すべてが正しい状態であるべきだという固定観念を持っています」と、ペンシルベニア州のウエストチェスター大学の機能形態学者であるフランクフィッシュは言います。しかし、魚はどうですか？それはパズルです。

「私の名前にもかかわらず、魚の心に入ることはできず、それが特にそうする理由を判断することはできません」とフィッシュは言います。

謎を深めることは、魚が特定の方向に泳ぐ理由を科学者がほとんど知らないということです。しかし、明らかに好みがあります。陸上動物とは異なり、魚は地面に押し付けて移動することはありません。また、移動中、魚はある方向で他の方向よりも合理化されません。さらに、ニュージャージー工科大学で魚の生体力学を研究しているブルック・フラマンは、ほとんどの魚がトップヘビーであると言います。プールでビーチボールの上でバランスをとる子供のように、重力は彼らが反転することを望みます。なぜ彼らはしないのですか？

主要な説明は、魚は進化的に言えば生命を正しく始めたので、ほとんどの人が変化する理由がなかったということです。「私たちの間だけで、そう、彼らは気にしませんでした」と、カリフォルニア大学サンタバーバラの半引退した海洋動物学者ミルトン・ラブは言います。

カリフォルニア大学デイビス校で魚の形態と行動を研究しているピーター・ウェインライト氏は、魚の好む方向は「左側と右側、頭端[と端]端を構築する非常に早い段階に戻ります」と言います。。

Wainwright氏によると、左右に分かれた動物のグループが2つあります。最初のグループである原生動物には、昆虫や軟体動物などのほとんどの無脊椎動物が含まれます。発生の初期段階では、胚として、これらの動物は口になる空洞を発達させます。魚やヒトなどの脊椎動物を含む第2のグループである子宮口吻合では、胚の発達が異なります。この場合、最初に形成されるくぼみが肛門になります。

このわずかな初期の違いは、2つのグループが反対の方向に発達することを意味します。ペンシルバニア大学で脊椎動物の初期の進化を研究しているローレン・サランは、フリップによって、動物のどちらの側が上（背側）になり、どちらが下（腹側）になり、神経索が動くかを決定します。

ほとんどの無脊椎動物では、神経索が腹を駆け抜けます。神経は目や脳に接続するのにほとんど困難がありません。目と脳は背側にあります。無脊椎動物は邪魔をするために体の中に硬い部分がないことが多いからです、とサランは言います。

対照的に、最も原始的な脊椎動物でさえ、骨などの硬い組織を持ち、体内に内部の障壁を形成します。その結果、彼らの身体計画は適応性がはるかに低くなります。神経索は動物の背中に沿って走り、脳は背側で発達して神経につながります。目は脳の近くの頭蓋骨にあるため、最終的には頭上にもなります。体の上部が利用できないため、胃と口は底になります。

サランは何が変化につながったのかはわかりませんが、脊椎動物の進化に大きな影響を与えました。「これは初期のコインフリップであり、魚の形の大きな制約になります」とサランは言います。

それでは、なぜ魚は背側を上にしていたのでしょうか？答えは進化論の基本的な教義にあります。新しい特性が明確な利点を提供しない場合、物事は同じままになる傾向があります。

科学者は、水面を上に向けて、いくつかの特典をいじめました。たとえば、重力は脳から心臓に血液を戻すのに役立ちます、とFlammangは言います。魚はまた、口の上に目を置くことからも恩恵を受けます。それは、敏感な器官を食物や破片から遠ざけ、捕食者を監視するためです。彼らの最高の重さでさえ魚にいくつかの利点を与えます：それは彼らの機動性を増加させます、とフラマンは言います。

そして、一部の魚は逆さまに泳ぐことを学びましたが、他の魚はその考えにからかいます。

サンゴ礁や桟橋などの構造物の近くに住んでいる多くの魚は、腹を垂直の壁や天井に向けます。魚は構造物の近くでこのように泳いでいるように見えますが、泳ぐとすぐに右側を上に向けます。

アフリカのナマズのグループは、逆さまの生活を完全に受け入れてきました。それらの行動は、表面近くの酸素に富んだ水を利用するように適応している底生魚の結果です。ナマズの口は下にあるので、魚が逆さまになり、水面の上部と下部の処理に同じように扱うのが最も簡単だったと、モントリオールのマギル大学で魚の呼吸を研究しているローレン・チャップマンは言います。、ケベック。「逆さナマズにとって、水の表面は単なる別の基質です」と彼女は言います。

しかし、ほとんどの場合、「ほとんどの魚が逆さまになるという選択的な利点はありません」とラブは言います。

答えは、Wainwrightが言うように、ほとんどの魚にとって、切り替えることはそれだけの価値がないと思われる。この時点で、直立することは固定されています。簡単に言えば、魚は「逆さまになりたくないかもしれません」とFlammangは言います。

言い換えれば、彼らはそれに慣れており、それは動作します。宇宙船が銀河を横切って走るのを見るのと同じように、右側が上です。

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