Il n'y a pas de montée ni de descente dans l'espace, mais dans les séries comme Star Trek, les navires sont toujours orientés de la même manière: le bon côté. C'est un trope scientifiquement inutile qui est devenu une blague courante parmi les fans de science-fiction.
Pourtant, ici sur Terre, les poissons se trouvent dans une situation étonnamment similaire. Lorsqu'un poisson glisse dans son monde tridimensionnel et aqueux sans poids, il reste presque toujours à l'endroit. La question - pour les vaisseaux et les poissons - est de savoir pourquoi.
C'est une question plus facile à résoudre pour les vaisseaux spatiaux fictifs que les poissons de la vie réelle.
Au cinéma ou à la télévision, les réalisateurs montrent les navires comme ils le font parce que cela rend la scène plus compréhensible pour les téléspectateurs, des créatures habituées à un monde lié à la gravité. «Nous avons la ferme idée que tout devrait être à l'endroit», déclare Frank Fish, morphologiste fonctionnel à la West Chester University en Pennsylvanie. Mais qu'en est-il du poisson? C'est un puzzle.
«Malgré mon nom, je ne peux pas entrer dans la tête d'un poisson et déterminer pourquoi il le ferait particulièrement», déclare Fish.
Ce qui est encore plus mystérieux, c’est que les scientifiques connaissent peu de raisons pour lesquelles un poisson nagerait dans une orientation donnée - et pourtant, ils ont clairement une préférence. Contrairement aux animaux terrestres, les poissons ne se poussent pas contre le sol. Et, tout en se déplaçant, les poissons ne sont pas plus simples dans une orientation que dans une autre. De plus, la plupart des poissons sont trop lourds, explique Brooke Flammang, qui étudie la biomécanique des poissons à l'Institut de technologie du New Jersey. Comme un enfant en équilibre sur un ballon de plage dans la piscine, Gravity veut les faire basculer. Alors pourquoi pas eux?
L’explication principale est que le poisson a commencé sa vie du bon côté, en termes d’évolution, et que la plupart n’avaient donc aucune raison de changer. «Juste entre nous, oui, ils ne se sont jamais dérangés», déclare Milton Love, zoologiste marin semi-retraité de l'Université de Californie à Santa Barbara.
L’orientation privilégiée des poissons «remonte aux toutes premières étapes de la construction d’un côté gauche et d’un côté droit, d’un bout de tête [et] d’un bout de queue», déclare Peter Wainwright, qui étudie la morphologie et le comportement des poissons à l’Université de Californie, Davis. .
Il existe deux groupes d'animaux qui ont des côtés gauche et droit distincts, dit Wainwright. Le premier groupe, la protostomie, comprend la plupart des invertébrés, comme les insectes et les mollusques. Au début de leur développement, sous forme d'embryons, ces animaux développent une cavité qui devient ensuite la bouche. Dans le deuxième groupe, la deutérostomie, qui inclut les vertébrés tels que les poissons et les humains, les embryons se développent différemment. Dans ce cas, la première dépression à former devient l'anus.
Cette légère différence initiale signifie que les deux groupes se développent dans des orientations opposées. La bascule détermine le côté de l'animal qui devient son sommet (dorsal) et celui qui le devient (ventral), ainsi que l'emplacement du cordon nerveux, explique Lauren Sallan, qui étudie l'évolution précoce des vertébrés à l'Université de Pennsylvanie.
Chez la plupart des invertébrés, le cordon nerveux passe dans le ventre. Les nerfs ont peu de difficulté à se connecter aux yeux et au cerveau, qui sont plus dorsaux, car les invertébrés n'ont souvent pas de parties dures dans leur corps pour se mettre en travers, explique Sallan.
En revanche, même les vertébrés les plus primitifs ont des tissus durs, tels que des os, qui forment des barrières internes dans le corps. En conséquence, leur plan corporel est beaucoup moins adaptable. Le cordon nerveux longe le dos de l'animal et son cerveau se développe sur son côté dorsal pour se relier aux nerfs. Comme les yeux sont dans le crâne près du cerveau, ils se retrouvent également au-dessus. Le haut du corps n'étant pas disponible, l'estomac et la bouche se retrouvent au bas.
Sallan n'est pas sûr de ce qui a conduit au changement, mais cela a fortement influencé l'évolution des vertébrés. "C'est une première pièce qui devient une contrainte majeure en forme de poisson", dit Sallan.
La question est donc de savoir pourquoi les poissons sont restés dorsaux. La réponse réside dans les principes de base de la théorie de l'évolution: si un nouveau trait ne fournit pas un avantage distinct, les choses ont tendance à rester les mêmes.
Les scientifiques ont dévoilé certains des avantages de la natation. Par exemple, la gravité aidera à ramener le sang du cerveau vers le cœur, dit Flammang. Les poissons ont également intérêt à avoir les yeux au-dessus de la bouche, explique Love, car ils maintiennent ces organes sensibles à l’abri de la nourriture et des débris, et à la recherche de prédateurs. Même leur lourdeur confère certains avantages au poisson: cela augmente sa maniabilité, dit Flammang.
Et, certains poissons ont appris à nager à l'envers, tandis que d'autres flirtent avec l'idée.
De nombreux poissons qui vivent à proximité de structures telles que des récifs ou des quais orienteront leur ventre contre des murs verticaux ou même des plafonds, explique Wainwright. Les poissons semblent à l'aise de nager de cette façon près des structures, mais ils se retournent rapidement quand ils nagent.
Un groupe de poissons-chats africains a pleinement embrassé la vie à l'envers. Leur comportement est le résultat de l'adaptation d'un poisson de fond afin de tirer parti des eaux riches en oxygène situées près de la surface. La gueule du poisson-chat étant sur la face inférieure, il était donc probablement plus facile pour les poissons de se retourner et de traiter le dessus de l'eau de la même façon que pour le fond, explique Lauren Chapman, qui étudie la respiration des poissons à l'Université McGill de Montréal., Québec. «Pour un poisson-chat inversé, la surface de l'eau n'est qu'un substrat, » dit-elle.
Mais dans la grande majorité des cas, dit Love, "il n'y a pas d'avantage sélectif pour que la plupart des poissons soient à l'envers".
La réponse, comme le dit Wainwright, est probablement que pour la plupart des poissons, le changement ne vaut tout simplement pas la peine. À ce stade, être debout est câblé. En termes simples, les poissons "peuvent ne pas aimer être à l'envers", dit Flammang.
En d'autres termes, ils y sont habitués et cela fonctionne. C'est comme regarder des vaisseaux spatiaux traverser la galaxie, à l'endroit.
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