Es gibt kein Auf und Ab im Weltraum, aber in Shows wie Star Trek sind Schiffe immer gleich ausgerichtet: mit der rechten Seite nach oben. Es ist ein wissenschaftlich unnötiger Trick, der unter Science-Fiction-Fans zum Scherz geworden ist.
Doch hier auf der Erde befinden sich Fische in einer auffallend ähnlichen Situation. Während ein Fisch durch seine schwerelose, dreidimensionale, wässrige Welt gleitet, bleibt er fast immer richtig herum. Die Frage - sowohl für Raumschiffe als auch für Fische - ist, warum.
Für fiktive Raumschiffe ist es eine einfachere Frage als für echte Fische.
In Filmen oder im Fernsehen zeigen Regisseure Schiffe so, wie sie es tun, weil dies die Szene für Betrachter verständlicher macht, für Kreaturen, die an eine schwerkraftgebundene Welt gewöhnt sind. "Wir haben die feste Vorstellung, dass alles richtig herum sein sollte", sagt Frank Fish, ein funktioneller Morphologe an der West Chester University in Pennsylvania. Aber was ist mit Fisch? Es ist ein Rätsel.
"Ich kann mich nicht an einen Fisch erinnern - trotz meines Namens - und bestimmen, warum er das besonders tun würde", sagt Fish.
Das Rätsel wird vertieft, wenn Wissenschaftler nur wenige Gründe kennen, warum ein Fisch in einer bestimmten Ausrichtung schwimmt - aber sie haben eindeutig eine Vorliebe. Im Gegensatz zu Landtieren drücken Fische nicht gegen den Boden, um sich zu bewegen. Und während der Bewegung sind Fische in einer Richtung nicht stromlinienförmiger als in einer anderen. Außerdem sind die meisten Fische kopflastig, sagt Brooke Flammang, die am New Jersey Institute of Technology Fischbiomechanik studiert. Wie ein Kind, das auf einem Wasserball im Pool balanciert, möchte die Schwerkraft, dass sie umdrehen. Warum also nicht?
Die wichtigste Erklärung dafür ist, dass Fisch sein Leben evolutionär auf den Kopf gestellt hat und die meisten daher nie einen Grund hatten, sich zu ändern. "Nur zwischen uns, ja, sie haben sich nie darum gekümmert", sagt Milton Love, ein Marine-Zoologe im Ruhestand an der University of California in Santa Barbara.
Die bevorzugte Ausrichtung eines Fisches geht „auf die frühen Schritte des Aufbaus einer linken und einer rechten Seite, eines Kopfendes und eines Schwanzendes zurück“, sagt Peter Wainwright, der Fischmorphologie und -verhalten an der University of California in Davis studiert .
Laut Wainwright gibt es zwei Gruppen von Tieren mit unterschiedlichen linken und rechten Seiten. Die erste Gruppe, die Protostomie, umfasst die meisten wirbellosen Tiere wie Insekten und Weichtiere. Früh in der Entwicklung, als Embryonen, entwickeln diese Tiere eine Höhle, die zum Mund wird. In der zweiten Gruppe, der Deuterostomie, zu der Wirbeltiere wie Fische und Menschen gehören, entwickeln sich Embryonen unterschiedlich. In diesem Fall wird die erste sich bildende Vertiefung zum Anus.
Dieser geringe Anfangsunterschied bedeutet, dass sich die beiden Gruppen in entgegengesetzten Orientierungen entwickeln. Laut Lauren Sallan, die die frühe Wirbeltierentwicklung an der University of Pennsylvania studiert, bestimmt der Flip, welche Seite des Tieres zur Oberseite (dorsal) und welche zur Unterseite (ventral) wird.
Bei den meisten Wirbellosen läuft das Nervenband den Bauch hinunter. Die Nerven haben kaum Schwierigkeiten, eine Verbindung zu den Augen und dem Gehirn herzustellen, die mehr vom Rücken entfernt sind, da wirbellose Tiere in ihrem Körper oft keine schwierigen Stellen haben, die ihnen im Weg stehen, sagt Sallan.
Im Gegensatz dazu haben selbst die primitivsten Wirbeltiere harte Gewebe wie Knochen, die innere Barrieren im Körper bilden. Infolgedessen ist ihr Körperplan viel weniger anpassungsfähig. Das Nervenband verläuft entlang des Rückens des Tieres und sein Gehirn entwickelt sich auf der Rückseite, um sich mit den Nerven zu verbinden. Da sich die Augen im Schädel in der Nähe des Gehirns befinden, landen sie auch oben. Da die Oberseite des Körpers nicht verfügbar ist, landen der Magen und der Mund unten.
Sallan ist sich nicht sicher, was zu der Veränderung geführt hat, aber es hat die Evolution der Wirbeltiere stark beeinflusst. "Es ist ein früher Münzwurf, der zu einer großen Einschränkung in der Fischform geworden ist", sagt Sallan.
Die Frage ist also, warum die Fische auf dem Rücken blieben. Die Antwort liegt in den Grundsätzen der Evolutionstheorie: Wenn ein neues Merkmal keinen eindeutigen Vorteil bietet, bleiben die Dinge in der Regel gleich.
Wissenschaftler haben einige Vorteile herausgeputzt, um mit der Oberseite nach oben zu schwimmen. Zum Beispiel wird die Schwerkraft helfen, Blut vom Gehirn zurück zum Herzen zu leiten, sagt Flammang. Fische profitieren auch davon, ihre Augen über dem Mund zu haben, sagt Love, da diese empfindlichen Organe von Nahrungsmitteln und Ablagerungen ferngehalten werden und nach Raubtieren Ausschau gehalten wird. Sogar ihre Kopflastigkeit bringt den Fischen einige Vorteile: Sie erhöht ihre Manövrierfähigkeit, sagt Flammang.
Und einige Fische haben gelernt, kopfüber zu schwimmen, während andere mit der Idee flirten.
Viele Fische, die in der Nähe von Strukturen wie Riffen oder Pfeilern leben, richten ihre Bäuche an senkrechten Wänden oder sogar Decken aus, sagt Wainwright. Die Fische scheinen sich auf diese Weise in der Nähe der Strukturen wohl zu fühlen, drehen sich aber schnell mit der rechten Seite nach oben, wenn sie wegschwimmen.
Eine Gruppe afrikanischer Wels hat das verkehrte Leben voll und ganz angenommen. Ihr Verhalten ist das Ergebnis eines am Boden lebenden Fisches, der sich an die Nutzung von sauerstoffreichem Wasser in der Nähe der Oberfläche anpasst. Das Maul eines Welses befindet sich auf seiner Unterseite, so dass es für den Fisch wahrscheinlich am einfachsten war, den Kopf umzudrehen und die Oberseite des Wassers genauso zu behandeln wie die Unterseite, sagt Lauren Chapman, die die Fischatmung an der McGill University in Montreal studiert, Quebec. "Für einen umgekehrten Wels ist die Wasseroberfläche nur ein weiteres Substrat", sagt sie.
In den allermeisten Fällen, so Love, „gibt es keinen selektiven Vorteil für die meisten Fische, auf dem Kopf zu stehen.“
Die Antwort ist, wie Wainwright sagt, wahrscheinlich, dass es sich für die meisten Fische nicht lohnt, einfach zu wechseln. An diesem Punkt ist es fest verdrahtet, aufrecht zu sein. Einfach ausgedrückt, Fisch „mag es vielleicht nicht, auf dem Kopf zu stehen“, sagt Flammang.
Mit anderen Worten, sie sind daran gewöhnt und es funktioniert. Wie wenn Raumschiffe quer durch die Galaxis rasen, mit der rechten Seite nach oben.
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