Peshqit vijnë në shumë forma dhe madhësi. Por të gjithë ndjekin një rregull matematikor shekullor

Nga peshqit me madhësi dorësh, që ndriçojnë në detin e thellë, deri te peshqit me madhësi të madhe si balena që lëvizin përmes ujërave tropikale, peshqit janë në të gjitha format dhe madhësitë.

Pavarësisht këtyre ndryshimeve, të gjithë përballen me të njëjtin sfidë themelore: si të sigurojnë oksigjen, nxehtësi dhe ushqyes në çdo pjesë të trupit të tyre në mënyrë efikase.

Studimi ynë i ri, i publikuar sot në Royal Society Open Science, tregon se peshqit ndjekin një rregull matematikor të vjetër shekujsh – rregullin e shkallëzimit dy të tretat – që parashikon se si ndryshon forma e trupit me madhësinë. Kjo na tregon diçka të thellë rreth mënyrës se si funksionon evolucioni – dhe pse madhësia vërtetë ka rëndësi.

Çfarë është rregulli i shkallëzimit të dy të tretave?

Ideja bazë është matematikore: sipërfaqja rritet me katrorin e gjatësisë së trupit, ndërsa vëllimi rritet me kubin. Kjo do të thotë se sipërfaqja rritet më ngadalë se vëllimi, dhe raporti midis tyre – thelbësor për shumë funksione biologjike – zvogëlohet me madhësinë.

Kjo është e rëndësishme sepse shumë procese jetësore kryhen në sipërfaqe: shkëmbimi i gazit në mushkëri ose në xhula, si për të marrë oksigjen ose për të liruar dioksid karboni, por edhe humbja e nxehtësisë përmes lëkurës dhe marrja e ushqyesve në zorrë.

Këto procese varen nga sipërfaqja, ndërsa kërkesat që ato duhet të përmbushin – si detyra thelbësore për të mbajtur trupin të furnizuar me oksigjen – varen nga vëllimi. Pra, raporti i sipërfaqes ndaj vëllimit formëson mënyrën se si funksionojnë kafshët.

Pavarësisht rolit qendror në biologji, kjo rregull nuk është testuar kurrë me rigorozitet në qeliza, inde dhe organizma të vegjël si insektet.

Derisa tani.

Pse peshqit?

Peshqit mund të duken si një grup i papritur për të testuar një teori të vjetër matematikore, por ata janë në fakt idealë.

Për fillim, ata përfshijnë një gamë të gjerë madhësish, nga peshqi i vogël dhelpër (rreth 20 centimetra të gjatë) deri te peshqi balena (që mund të tejkalojë 20 metra). Ata gjithashtu kanë forma dhe mënyra jetese të ndryshme – kokë të çeliku, banorë të reef-it, gjuetarë të thellësisë së detit – secili duke paraqitur sfida të ndryshme për fiziologjinë dhe lëvizjen.

Plus, peshkaqenët janë karizmatikë, të rëndësishëm ekologjikisht dhe në rrezik në rritje. Kuptimi i biologjisë së tyre është i vlefshëm shkencërisht dhe i rëndësishëm për ruajtjen e tyre.

Si e testuam rregullin?

Ne përdorëm modele 3D me rezolucion të lartë për të matur në mënyrë digjitale sipërfaqen dhe vëllimin në 54 lloje peshkaqenësh. Këto modele u krijuan duke përdorur skanime CT të hapura dhe fotogrametri, e cila përfshin përdorimin e fotografive për të përafruar një strukturë 3D. Deri kohët e fundit, këto teknika ishin në domenin e dizajnerëve të lojërave video dhe artistëve të efekteve speciale, jo të biologjisë.

Ne rafinuam modelet në Blender, një mjet i fuqishëm softueri 3D, dhe nxjerrëm të dhëna për sipërfaqen dhe volumin për secilën specie.

Pastaj, ne aplikuam regresionin filogenetik – një metodë statistikore që merr parasysh historinë e përbashkët evolutive – për të parë se sa ngushtë format e peshkaqenëve ndjekin parashikimet e rregullit dy të tretat.

Çfarë gjetëm?

Rezultatet ishin mbresëlënëse: peshkaqenët ndjekin rregullin e shkallëzimit dy të tretat pothuajse në mënyrë të përsosur, me sipërfaqen e sipërfaqes që shkallëzohet në volum trupor të ngritur në fuqinë 0.64 – vetëm një ndryshim prej 3% nga 0.67 teorik.

Kjo sugjeron se diçka më e thellë po ndodh. Pavarësisht nga gamat e tyre të gjera të formave dhe habitatëve, peshkaqenët duket se konvergojnë në të njëjtën planimetrinë bazë të trupit kur bëhet fjalë për sipërfaqen dhe volumin. Pse?

Një shpjegim është se ajo që njihen si “kufizime zhvillimore” – kufizime të imponuara nga mënyra se si rriten dhe formohen kafshët në jetën e hershme – e bëjnë të vështirë, ose shumë të kushtueshëm, që peshkaqenët të devijojnë nga ky model themelor.

Ndryshimi i raportit sipërfaqe-rrënie mund të kërkojë ri-rrjetëzimin e mënyrës se si caktohen indet gjatë zhvillimit embrional, diçka që evolucioni duket se shmangë përveçse kur është absolutisht e nevojshme.

Por pse është e rëndësishme?

Kjo nuk është vetëm akademike. Shumë ekuacione në biologji, fiziologji dhe shkencat klimatike mbështeten në supozime rreth raportit sipërfaqe-rrënie.

Këto ekuacione përdoren për të modeluar se si kafshët rregullojnë temperaturën, përdorin oksigjen dhe përgjigjen ndaj stresit mjedisor. Deri tani, nuk kemi pasur të dhëna të sakta nga kafshët e mëdha për të testuar këto supozime. Gjetjet tona u japin kërkuesve më shumë besim në përdorimin e këtyre modeleve – jo vetëm për peshkaqenët, por potencialisht edhe për grupe të tjera.

Ndërsa përballemi me ndryshimin klimatik dhe humbjen e biodiversitetit, kuptimi i mënyrës se si kafshët e të gjitha madhësive ndërveprojnë me mjedisin e tyre nuk ka qenë kurrë më i ngutshëm.

Ky studim, i fuqizuar nga teknologjia moderne e imazherisë dhe disa kuriozitete të vjetra, na afron një hap më pranë këtij qëllimi.