زیست‌شناسی زیست‌شناسی جانوری
بر پایه‌ی ۵ منبع علمی

چرا ماهی‌های ته دریا زیر فشار آب له نمی‌شن؟

یه ماهی حلزونی کوچیک و نیمه‌شفاف که درست بالای کف تاریک یه گودال عمیق اقیانوس شنا می‌کنه
۴ دقیقه کاوش آخرین به‌روزرسانی: ۳ آبان ۱۴۰۵
مفهوم‌های این کاوش کیسه‌ی شنا، پروتئین، TMAO
این کاوش را چطور دوست داری دنبال کنی؟ ۴ ارائه‌ی دیگر در راه‌اند
روخوانی نوشتار هنوز آماده نیست
به‌زودی

پاسخ کوتاه برات پیش اومده ته استخر گوشت درد بگیره؟ همین فشار آب، توی عمیق‌ترین جاهای دریا هزار برابر می‌شه، ولی ماهی‌های اون پایین له نمی‌شن. چون بدنشون تقریباً همه‌ش آبه و آب زیر فشار جمع نمی‌شه. چیزی که له می‌شه جاهای پر از هواست، مثل شش ما، و ماهی‌های ته دریا کیسه‌ی هوا ندارن. خطر واقعی ریزتره: فشار شکل پروتئین‌های بدن رو به هم می‌زنه. جوابش ماده‌ای به اسم TMAO ه که بوی ماهی ازشه. ولی این راه‌حل یه سقف داره و پایین‌تر از یه عمق مشخص دیگه جواب نمی‌ده.

فشار ته دریا چقدره

حتماً برات پیش اومده که ته یه استخر عمیق شیرجه بزنی و چند متر پایین‌تر گوشت درد بگیره. این درد از وزن آبیه که بالای سرته و از هر طرف هلت می‌ده. هرچی پایین‌تر بری، آب بیشتری بالای سرته و فشار بیشتر می‌شه.

حالا همین رو ببر به گودال‌های ته اقیانوس، جاهایی که عمیق‌ترین ماهی‌ها زندگی می‌کنن. اون‌جا فشار حدود هزار برابر فشار هوا روی سطح دریاست. ولی یه ماهی کوچیک با پوست نازک همون‌جا آروم شنا می‌کنه. عجیب نیست؟ چی نگهش داشته؟

فشار توی عمیق‌ترین خونه‌ی ماهی‌ها هزار برابر حدود هزار برابر فشار هوایی که الان روی سطح دریا به پوستت میاد.

چیزی برای له شدن نیست

یه بادکنک پر از هوا رو ببر زیر آب. هرچی پایین‌تر بره، کوچیک‌تر می‌شه. حالا همون بادکنک رو پر از آب کن و ببر پایین. تقریباً هیچ اتفاقی نمی‌افته. چرا؟ چون آب رو تقریباً نمی‌شه فشرده کرد. فشار هرچقدر هم زیاد باشه، آب جایی برای جمع شدن پیدا نمی‌کنه.

بدن ماهی هم بیشترش آبه. پس فشار روی بدنی که جای پر از هوا نداره، خیلی کمتر از اون چیزی که فکر می‌کنیم اثر می‌ذاره. چیزی که له می‌شه جاهای پر از هواست، مثل شش. بدن ما هم دقیقاً به همین خاطر اون پایین دووم نمیاره.

خیلی از ماهی‌ها یه کیسه‌ی پر از گاز توی بدنشون دارن، به اسم کیسه‌ی شنا. این کیسه اون پایین دووم نمیاره. برای همین ماهی‌های حلزونی عمیق اصلاً کیسه‌ی شنا ندارن. به‌جاش یه لایه‌ی ژله‌ای و لزج، هم توی بدنشون و هم روی پوستشون، می‌سازن که توی آب معلق نگهشون می‌داره. اسکلت ماهی حلزونی گودال ماریانا هم نرمه، مثل نرمه‌ی گوش خودمون، و پژوهشگرها می‌گن اسکلت نرم فشار رو بهتر تحمل می‌کنه.

یک واژه کیسه‌ی شنا (Swim bladder) کیسه‌ای پر از گاز توی بدن خیلی از ماهی‌ها که کمکشون می‌کنه توی آب معلق بمونن.

خطری که ریزتر از بدنه

پس بدن له نمی‌شه. ولی آیا فشار همین‌جا دست از سرش برمی‌داره؟ نه، یه کار دیگه هم می‌کنه، این بار توی ریزترین قطعه‌های بدن. بدن پر از پروتئینه. پروتئین‌ها ابزارهای ریز بدنن و هرکدوم یه شکل دقیق دارن، مثل کلیدی که فقط با دندونه‌های درستش قفل رو باز می‌کنه. فشار زیاد ذره‌های آب رو به زور می‌فرسته لای این شکل‌ها و شکلشون رو به هم می‌زنه. کلیدی که دندونه‌هاش کج شده، دیگه هیچ قفلی رو باز نمی‌کنه.

ماهی‌های دریا برای این یه جواب دارن: ماده‌ای به اسم TMAO، همون چیزی که بوی آشنای ماهی ازشه. پژوهشی توی دانشگاه لیدز نشون داد TMAO به ذره‌های آب می‌چسبه و نظمشون رو نگه می‌داره. اون‌وقت آب حتی زیر فشار زیاد تقریباً مثل آب بی‌فشار رفتار می‌کنه و دیگه به پروتئین‌ها زور نمیاره.

حالا ببین چی پیدا شد: هرچی ماهی عمیق‌تر زندگی کنه، TMAO بیشتری توی عضله‌هاش هست. ماهی حلزونی گودال ماریانا نزدیک ده برابر ماهی‌های سطح TMAO داره، بیشترین مقداری که تا حالا توی یه ماهی اندازه گرفتن.

فشار در هر دو حالت یکیه. بدون TMAO، ذره‌های آب به زور لای پروتئین می‌رن و شکلش رو کج می‌کنن، مثل کلیدی که دندونه‌هاش خم شده. با TMAO، آب کنار همین ماده منظم می‌مونه و پروتئین شکل درستش رو نگه می‌داره.
یک واژه TMAO (Trimethylamine N-oxide) ماده‌ای که توی بدن ماهی‌های دریا هست و بوی ماهی ازشه. پروتئین‌ها رو زیر فشار سالم نگه می‌داره.

مرزی که ماهی ازش پایین‌تر نمی‌ره

این راه‌حل یه هزینه داره. هرچی عمیق‌تر بریم، TMAO بیشتری لازمه و مایع‌های بدن غلیظ‌تر می‌شن. یه جایی کمی بیشتر از هشت کیلومتر پایین‌تر، غلظت مایع بدن ماهی به غلظت خود آب دریا می‌رسه. از اون‌جا به بعد، اضافه کردن TMAO دیگه به کار ماهی نمیاد.

برای همین پژوهشگرها برآورد کردن که ماهی نمی‌تونه پایین‌تر از همین حدود زندگی کنه. تا حالا هم هیچ ماهی‌ای توی عمیق‌ترین یک‌چهارم اقیانوس دیده نشده. عمیق‌ترین ماهی‌ای که تا امروز فیلمش گرفته شده، یه بچه‌ماهی حلزونی کوچیک بود توی گودالی در جنوب ژاپن، در عمق ۸۳۳۶ متری؛ درست کنار همون مرز.

ولی این یه فرضیه‌ست، نه قانون. اگه روزی ماهی‌ای پایین‌تر از این مرز پیدا بشه، یعنی یه راه‌حل دیگه هم هست که هنوز نمی‌شناسیمش. به نظرت اون راه‌حل چی می‌تونه باشه؟

هرچی ماهی پایین‌تر بره، TMAO بیشتری لازم داره و مایع بدنش غلیظ‌تر می‌شه. حدود هشت هزار و دویست متری این غلظت به غلظت آب دریا می‌رسه و از اون‌جا به بعد TMAO بیشتر به کار ماهی نمیاد. عمیق‌ترین ماهی‌ای که تا حالا دیده شده، درست کنار همین مرزه.

ماهی‌های ته دریا له نمی‌شن، چون بدنشون آبه و جای پر از هوایی ندارن، و TMAO پروتئین‌هاشون رو زیر فشار سالم نگه می‌داره. همین راه‌حل یه سقف هم داره. حالا که می‌دونیم ماهی تا کجا می‌تونه بره، اون پایین‌تر چی منتظرشه؟

مرز برآوردشده برای زندگی ماهی ۸۲۰۰ متر پایین‌تر از حدود این عمق، راه‌حل TMAO دیگه برای ماهی جواب نمی‌ده.

این پاسخ از کجا آمده

هر چیزی که بالا خواندی از این ۵ منبع بیرون آمده. اگر خواستی خودت سرچشمه را ببینی، لینک‌ها همین‌جاست.

۵ منبع
۱ How does pressure impact animals in the ocean?، NOAA Ocean Exploration بخش اول و دوم — بالا رفتن فشار با عمق، فشرده نشدن آب، و این‌که اندام‌های پر از هوا مثل شش زیر فشار له می‌شن نهاد رسمی ۲ Marine fish may be biochemically constrained from inhabiting the deepest ocean depths، Yancey و همکاران، PNAS، ۲۰۱۴ بخش اول، سوم و چهارم — فشار در گودال‌های عمیق، بالا رفتن TMAO با عمق، و مرز برآوردشده‌ی زندگی ماهی پژوهش داوری‌شده ۳ Sea creatures' fishy scent protects them from deep-sea high pressures، Science News Explores، ۲۰۲۲ بخش سوم — اثر فشار روی پروتئین‌ها و پژوهش دانشگاه لیدز درباره‌ی TMAO و آب رسانه‌ی علمی ۴ Deepest ever fish filmed at a depth of 8,336 metres، Natural History Museum, London، ۲۰۲۳ بخش دوم، سوم و چهارم — نبودن کیسه‌ی شنا و لایه‌ی ژله‌ای ماهی حلزونی، TMAO، و عمیق‌ترین ماهی فیلم‌برداری‌شده نهاد رسمی ۵ Sequencing of the snailfish from the Mariana Trench، Chinese Academy of Sciences، ۲۰۱۹ (گزارش پژوهش Wang و همکاران، Nature Ecology & Evolution) بخش دوم — اسکلت نرم ماهی حلزونی گودال ماریانا نهاد رسمی