gov-civil-vilareal.ptVom Wasser zum Land und wieder zurück: Die Wissenschaft hinter Pixars „Luca“
>Luca , der neueste Film von Disney-Pixar , ist eine Geschichte über das Anderssein, das Einpassen und das Finden einer Familie. Die Titelfigur, Luca Paguro, ist ein Seeungeheuer mit der Fähigkeit, sich auf dem Trockenen in eine menschliche Form zu verwandeln.
Mit Hilfe der neuen Freunde Alberto und Giulia begibt er sich auf die Suche, um ein lokales Rennen zu gewinnen, um genug Geld zu verdienen, um eine Vespa zu kaufen und die Welt zu erkunden. Die Themen von Luca sind allzu real: Die Angst, nicht akzeptiert zu werden und sich in diesen verletzlichen frühen Jahren wiederzufinden. Aber diese Themen sind in eine fantastische Version unserer Welt eingebettet, die von einer Gesellschaft empfindungsfähiger Seeungeheuer direkt unter der Wasseroberfläche bewohnt wird.
Was sagt uns Lucas Biologie über die Art von Kreatur, die er ist, und gibt es vergleichbare Tiere aus der realen Welt?
VOM MEER ZUM LAND UND WIEDER ZURÜCK
Die Fähigkeit des Lebens, vom Wasser zum Land und wieder zurück zu wechseln, ist gut etabliert. Wenn Sie im Fossilienbestand weit genug zurückgehen, sind die Vorfahren aller Landbewohner aus dem Meer aufgetaucht und gelegentlich wird eine Art entscheiden, dass die ganze Beinsache eine schlechte Idee ist und zurück ins Wasser geht.
In den ersten 1,5 Milliarden Jahren des Lebens auf der Erde blieben die Dinge ziemlich einfach. Einzelliges, prokaryontisches Leben war alles, was es gab (zumindest soweit wir das beurteilen können). Dann aß eine Zelle die andere, und anstatt sie zu verdauen, richteten sie sich gemeinsam ein. Die kleinere Zelle wurde zu Mitochondrien. Dieser Prozess wiederholte sich im Laufe der Zeit und verlieh diesen immer komplexer werdenden Zellen neue Organellen, und sie teilten sich schließlich in drei verschiedene Linien auf: die Vorfahren aller Pflanzen, Pilze und Tiere.
Es würde ungefähr eine weitere Milliarde Jahre dauern, bis sich mehrzelliges Leben entwickelt hat. Sobald dies geschah, ging es zumindest auf geologischen Zeitskalen auf Hochtouren. Für die nächsten Hunderte von Millionen Jahren waren die Ozeane der Ort der Party. Wirbellose vermehrten sich und Wirbeltiere betraten die Szene.
Nummer, um Geld zu manifestieren
Es gibt Hinweise darauf, dass uralte Gliederfüßer wie Spinnen, Tausendfüßler und Skorpione über trockenes Land krochen vor etwa 500 Millionen Jahren , lange vor unseren direkteren Vorfahren. Natürlich verläuft der Evolutionsweg nicht geradlinig, aber im Rückblick auf den Fossilienbestand können wir Tieren wie Tiktaalik dafür danken, dass sie Wirbeltiere an Land gebracht haben vor etwa 375 Millionen Jahren .
Tiktaalik weist eine Kombination von Merkmalen auf, die typischerweise sowohl mit Fischen als auch mit Landtieren übereinstimmen. Es war schuppig und hatte Flossen, aber es hatte auch einen flachen Schädel mit Augen nach oben und Vorderbeine, die den modernen Landtieren bemerkenswert ähnlich waren. Kurz gesagt, es war genau die Art von Tier, die man brauchte, um uns aus dem Wasser zu holen.
In einer atemberaubenden Wende des Schicksals ist dies jedoch nicht das Ende der Geschichte. Etwas mehr als 300 Millionen Jahre später lebten Säugetiernachkommen von Tiktaalik immer noch ihr Leben an der Grenze zwischen Land und Wasser.
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Pakicetus war ein amphibischer Wal, der vor 56 bis 41 Millionen Jahren lebte. Stellen Sie sich so etwas wie einen Wolf vor, der an der Küste lebt und Kleinwild und Fische jagt. Pakicetus wurde 1983 entdeckt und spiegelt Tiktaalik in gewisser Weise wider der Körper eines Landtieres und ein Kopf, der modernen Walen ähnelt . Im Laufe der Zeit wanderten die Nachkommen von Pakicetus tiefer in die Gewässer. Ihre Vorderbeine kehrten zu etwas zurück, das eher Flossen ähnelte. Ihre Nasenlöcher wanderten ihre Köpfe hinauf, bis sie schließlich als Blaslöcher auf ihrem Rücken landeten.
Die Natur ist voll von Beispielen von Tieren, die vom Wasser zum Land oder umgekehrt übergehen. Es dauert nur Generationen, anstatt innerhalb von Individuen vorzukommen. Es gibt jedoch einige Tiere, die heute an den Rändern existieren, die in der Lage sind, in beiden Welten zu existieren, wenn die Umstände es erfordern.
AUS ZWEI WELTEN – FROSCHE, KRÖTEN, SCHLAUMPFLANZEN UND LUNGENFISCH
Amphibien – Frösche, Kröten und Salamander, um nur einige zu nennen – sind die am leichtesten sichtbaren modernen Tiere, die die Grenze zwischen Wasser und trockenem Land überschreiten. Bei Fröschen und Kröten werden Kaulquappen ausschließlich im Wasser geboren. Jungtiere haben Kiemen und lange Geschichten sowie spezialisierte Münder und Eingeweide, die darauf ausgelegt sind, weitgehend Vegetation zu verzehren und zu verdauen.
Der Übergang zum Land geschieht relativ schnell, wobei einige Teile im Laufe eines Tages erfolgen. Konzentrationen von Thyroxin stimuliert die Metamorphose, während Prolaktin entgegenwirkt es. Die Konzentrationen jedes dieser Hormone bestimmen, wann und wie die Metamorphose stattfindet.
Die Kiemen werden absorbiert und durch Lungen ersetzt. Kiefer und Verdauungssystem werden auf die neue, fleischfressende Ernährung umgestellt. Gliedmaßen entwickeln sich im Körper und durchbrechen später die oberflächliche Haut. Schließlich geht der Schwanz verloren und der Frosch kommt an Land. Zu diesem Zeitpunkt hat sich seit dem Schlüpfen der Kaulquappe fast der gesamte Körper verändert.
Die ausgewachsene Form des Frosches ist an seinem juvenilen Kaulquappenzustand kaum zu erkennen, und im Gegensatz zu Luca gibt es kein Zurück. Diese Änderung ist ein One-Way-Ticket zum Landen.
Einige Fische haben jedoch auf beiden Märkten eine Ecke, die sich je nach Bedarf sowohl an das Leben im Wasser als auch an Land angepasst haben.
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Schlammspringer sind Grundeln aus dem Indopazifik und verbringen die meiste Zeit ihres Lebens über Wasser. Wenn die Flut zurückgeht, tauchen diese Fische ins Watt auf, wo sie sich mit speziell angepassten Flossen über den Boden ziehen. Ihre Augen befinden sich, wie die von Tiktaalik, auf ihren Köpfen, was ihnen eine bessere Sichtbarkeit an Land ermöglicht.
Sie haben das Atemproblem gelöst indem sie Luft in ihren Kiemen einschließen und Sauerstoff über die Haut aufnehmen. Dies ist eine Taktik, die von vielen landbewohnenden Fischen verwendet wird. Einige Arten haben Blutgefäße nur einen Mikrometer unter ihrer Haut , was einen einfachen Gasaustausch ohne Kiemen oder Lungen ermöglicht.
In Bezug auf die Anpassung an die Oberfläche vollzieht der Afrikanische Lungenfisch eine der beeindruckendsten Verwandlungen. Lungenfische haben Kiemen, aber auch Sauerstoff direkt aus der Luft über die Lunge, die etwa alle 30 Minuten zum Atmen an die Oberfläche steigt.
Sie verbringen einen Teil des Jahres damit, wie die meisten Fische vollständig unter Wasser zu leben. Aber wenn die Trockenzeit kommt und das Wasser zurückgeht, werden Lungenfische im schnell trocknenden Schlamm zurückgelassen. Sie graben sich unter die Oberfläche und scheiden Schleim aus, um eine Art Kokon um sich herum zu bilden. Der Schleim härtet aus, hält die Feuchtigkeit und lässt Luft durch. Lungenfische verfallen dann in eine Art Winterschlaf, während sie auf die Rückkehr des Wassers warten. Manchmal warten sie jahrelang .
Es gibt nichts Biologisches, das ein Tier wie Luca daran hindert, an Land aufzutauchen oder sogar seinen Körper zu verändern, um in seiner neuen Umgebung besser zu überleben. Aber es ist unwahrscheinlich, dass sie Radrennen gewinnen werden.
