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La razón evolutiva por la cual los peces no nadan boca abajo

No hay arriba o abajo en el espacio, sin embargo, en espectáculos como Star Trek, las naves siempre están orientadas de la misma manera: hacia arriba. Es un tropo científicamente innecesario que se ha convertido en una broma entre los fanáticos de la ciencia ficción.

Sin embargo, aquí en la Tierra, los peces se encuentran en una situación sorprendentemente similar. A medida que un pez se desliza a través de su mundo acuoso, tridimensional y sin peso, casi siempre se mantiene al revés. La pregunta, tanto para las naves espaciales como para los peces, es ¿por qué?

Es una pregunta más fácil de responder para naves espaciales ficticias que los peces de la vida real.

En las películas o en la televisión, los directores muestran los barcos de la manera en que lo hacen porque hace que la escena sea más comprensible para los espectadores, criaturas acostumbradas a un mundo ligado a la gravedad. "Tenemos una idea fija de que todo debería estar al revés", dice Frank Fish, un morfólogo funcional de la Universidad de West Chester en Pensilvania. ¿Pero qué hay del pescado? Es un rompecabezas

"No puedo entrar en la mente de un pez, a pesar de mi nombre, y determinar por qué haría eso particularmente", dice Fish.

Profundizar el misterio es que los científicos conocen pocas razones por las cuales un pez nadaría en una orientación particular, sin embargo, claramente tienen una preferencia. A diferencia de los animales terrestres, los peces no empujan contra el suelo para moverse. Y, mientras se mueve, los peces no están más optimizados en una orientación que en otra. Además, la mayoría de los peces son muy pesados, dice Brooke Flammang, quien estudia biomecánica de peces en el Instituto de Tecnología de Nueva Jersey. Como un niño que se balancea sobre una pelota de playa en la piscina, la gravedad quiere que se muevan. Entonces, ¿por qué no lo hacen?

La explicación principal es que los peces comenzaron su vida de manera vertical, hablando evolutivamente, y por eso la mayoría nunca tuvo una razón para cambiar. "Solo entre nosotros, sí, nunca se molestaron", dice Milton Love, un zoólogo marino semi-retirado de la Universidad de California, Santa Bárbara.

La orientación preferida de un pez "se remonta a los primeros pasos de construir un lado izquierdo y un lado derecho, un extremo de la cabeza [y] un extremo de la cola", dice Peter Wainwright, quien estudia la morfología y el comportamiento de los peces en la Universidad de California, Davis. .

Hay dos grupos de animales que tienen lados izquierdo y derecho distintos, dice Wainwright. El primer grupo, la protostomía, incluye la mayoría de los invertebrados, como los insectos y los moluscos. Al principio del desarrollo, como embriones, estos animales desarrollan una cavidad que se convierte en la boca. En el segundo grupo, la deuterostomía, que incluye vertebrados como peces y humanos, los embriones se desarrollan de manera diferente. En este caso, la primera depresión que se forma se convierte en el ano.

Esta ligera diferencia inicial significa que los dos grupos se desarrollan en orientaciones opuestas. El cambio determina qué lado del animal se convierte en su parte superior (dorsal) y cuál se convierte en su parte inferior (ventral), así como dónde corre el cordón nervioso, dice Lauren Sallan, quien estudia la evolución temprana de los vertebrados en la Universidad de Pensilvania.

En la mayoría de los invertebrados, el cordón nervioso corre por el vientre. Los nervios tienen poca dificultad para conectarse con los ojos y el cerebro, que son más dorsales, ya que los invertebrados a menudo no tienen partes duras dentro de sus cuerpos para interponerse, dice Sallan.

Por el contrario, incluso los vertebrados más primitivos tienen tejidos duros, como los huesos, que forman barreras internas dentro del cuerpo. Como resultado, su plan corporal es mucho menos adaptable. El cordón nervioso corre a lo largo de la espalda del animal y su cerebro se desarrolla en su lado dorsal para unirse a los nervios. Como los ojos están en el cráneo cerca del cerebro, también terminan en la parte superior. Con la parte superior del cuerpo no disponible, el estómago y la boca terminan en la parte inferior.

Sallan no está seguro de lo que llevó al cambio, pero influyó mucho en la evolución de los vertebrados. "Es un lanzamiento de moneda temprano que se ha convertido en una limitación importante en la forma de los peces", dice Sallan.

La pregunta, entonces, es ¿por qué los peces se quedaron dorsales hacia arriba? La respuesta se encuentra en los principios básicos de la teoría evolutiva: si un nuevo rasgo no proporciona una ventaja distintiva, las cosas tienden a permanecer igual.

Los científicos han descubierto algunas de las ventajas de nadar con la parte superior hacia arriba. Por ejemplo, la gravedad ayudará a mover la sangre del cerebro al corazón, dice Flammang. Los peces también se benefician de tener los ojos por encima de la boca, dice Love, ya que mantiene esos órganos sensibles lejos de la comida y los desechos, y en busca de depredadores. Incluso su gran peso confiere a los peces algunos beneficios: aumenta su maniobrabilidad, dice Flammang.

Y, algunos peces han aprendido a nadar boca abajo, mientras que otros coquetean con la idea.

Muchos peces que viven cerca de estructuras como arrecifes o muelles orientarán sus vientres contra paredes verticales o incluso techos, dice Wainwright. Los peces parecen cómodos nadando de esta manera cerca de las estructuras, pero se darán vuelta rápidamente cuando naden.

Un grupo de bagre africano ha abrazado por completo la vida al revés. Su comportamiento es el resultado de un pez que habita en el fondo y se adapta para aprovechar el agua rica en oxígeno cerca de la superficie. La boca de un bagre está en su parte inferior, por lo que probablemente fue más fácil para los peces simplemente voltearse y tratar la parte superior del agua de la misma manera que solía tratar el fondo, dice Lauren Chapman, quien estudia la respiración de los peces en la Universidad McGill en Montreal. Quebec "Para un bagre invertido, la superficie del agua es solo otro sustrato", dice ella.

Pero en la gran mayoría de los casos, dice Love, "no hay una ventaja selectiva para la mayoría de los peces al revés".

La respuesta, como dice Wainwright, es probable que para la mayoría de los peces, cambiar no valga la pena. En este punto, estar erguido está conectado. En pocas palabras, a los peces "puede no gustarles estar al revés", dice Flammang.

En otras palabras, están acostumbrados y funciona. Como ver las naves espaciales correr a través de la galaxia, al revés.

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