Walvissen hebben vooral kleine bekken in vergelijking met hun lichaamsgrootte. Een blauwe vinvis kan bijvoorbeeld ongeveer 100 voet lang worden, ongeveer de grootte van een bus, maar het bekken is slechts ongeveer een voet lang. Lange tijd dachten wetenschappers dat de botten zo klein zijn omdat ze overblijfselen zijn, een gekrompen evolutionair overblijfsel van een voorouder die ooit op het land liep.
Maar nu hebben wetenschappers ontdekt dat de kleine botten een grote rol kunnen spelen bij de reproductie van walvissen. Walvissen behoren tot een groep zeezoogdieren die walvisachtigen worden genoemd, waaronder ook dolfijnen. Door honderden walvis- en dolfijnbekken te vergelijken met hun geslachtsdelen en paringsstijl, ontdekten onderzoekers dat mannen van meer promiscue soorten grotere penissen en grotere bekkenbeenderen hadden. Een groter bot zou theoretisch een walvis meer manoeuvreerbaarheid geven en tegelijkertijd de logistiek moeilijke taak van paring in het water aanpakken, schrijft het team in een studie die is geaccepteerd voor publicatie in het tijdschrift Evolution .
“In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, zijn dit geen rudimentaire structuren. Ze hebben wel een functie. Die functie is reproductie, en ze zijn geëvolueerd als reactie op seksuele selectie, ”zegt Jim Dines, co-auteur van de papier- en collectiesmanager bij het Natural History Museum in Los Angeles County.
Mensen en andere landzoogdieren hebben grote bekken nodig om hun achterpoten te verankeren en rond te lopen. De botten zijn daarom verbonden met de basis van de wervelkolom en de bovenkanten van de beenderen. In walvissen zijn de bekkenbeenderen niet gehecht aan iets in het skelet - ze zijn gewoon ingebed in spieren. Dat bracht de meeste onderzoekers ertoe aan te nemen dat de geïsoleerde botten geen evolutionair doel dienden.
“Alleen omdat we een functie niet kunnen bedenken, wil nog niet zeggen dat het geen zin heeft. Dat is een beetje kortzichtig van onze kant, ”merkt Nick Pyenson op, een paleobioloog in het Smithsonian's National Museum of Natural History in Washington, DC die niet bij de studie was aangesloten.
Dines en zijn team gingen op zoek naar een beter antwoord. Bekkenbeenderen van walvisachtigen hechten zich aan een spiergroep genaamd de ischiocavernosus-spieren, die zich bij de meeste zoogdieren ook hechten aan geslachtsorganen. Studies bij knaagdieren hebben aangetoond dat als je deze spieren knipt, een man de controle over zijn penis verliest. Er is ook veel variatie in het bekken tussen walvisachtigen en dat wekte de interesse van het team. "Er waren zoveel verschillen tussen zelfs nauw verwante soorten, het was duidelijk dat er iets heel cools aan de hand was, " zegt Dines.
Onder de soorten die het team onderzocht waren tuimelaars ( Tursiops truncatus ), afgebeeld in het bovenstaande diagram: afbeelding B toont hoe spieren zich verbinden met het bekken, terwijl afbeeldingen C en D 3D-modellen zijn van de gepaarde bekkenbeenderen en ribben van de dieren, respectievelijk. (Dines et al./Evolution) Dines putte zwaar uit de museumcollecties in LA en het Smithsonian in DC en spoorde bekkenbeenderen op van 130 walvisachtigen over 29 soorten. Hij schat dat ongeveer 90 procent van de exemplaren afkomstig was van gestrande walvisachtigen en bijvangsten - walvissen en dolfijnen die vast kwamen te zitten in visnetten.
Het eenvoudig meten van de botten zou echter niet genoeg van de ingewikkelde verschillen onthullen. “Je zou [het bot] op een liniaal kunnen leggen, maar deze botten zijn rond en vreemd gevormd. We zouden dus enorme hoeveelheden informatie verliezen als we dat zouden doen, ”zegt co-auteur Matt Dean, een evolutionair bioloog aan de Universiteit van Zuid-Californië in Los Angeles. In plaats daarvan gebruikten de wetenschappers een laserscanner om driedimensionale modellen van alle botten te maken en vervolgens hun verschillen statistisch te meten.
Dean, Dines en hun collega's hebben laserscans gemaakt van de botmonsters en maken een 3D-model van het bot, zoals links hierboven. De cirkel rechts vertegenwoordigt een dwarsdoorsnede van dat bot. Voor analyse richtten ze zich op oriëntatiepunten, onzichtbaar voor het blote oog, en zochten naar verschillen op deze punten (in groen) tussen soorten. (Dines et al./Evolution) Paringsstijl is duidelijk moeilijker om een nummer op te zetten. Studies hebben aangetoond dat mannen met grotere testes afkomstig zijn van soorten die paren met meer partners. Hoe meer vrouwen ze paren, hoe meer sperma ze nodig hebben. Dankzij gegevens van onderzoekers en de walvisindustrie, waren veel gegevens over de grootte van de walvis-testes, de penisgrootte en de lichaamsgrootte beschikbaar over verschillende soorten, waarvan sommige dateren uit de jaren 1920.
Door al deze gegevens te vergelijken, zagen de onderzoekers enkele trends, waaronder het verband tussen promiscuïteit (op basis van de testesgrootte) en de grootte van het bekken. Om er zeker van te zijn dat dit geen vals positief was, voerden ze dezelfde laserscan en -analyse uit op ribben - hetgeen niet verwonderlijk geen verband liet zien met testes of penisgrootte. En kijkend naar de stamboom van de walvisachtigen, toen de soorten uiteen liepen en meer promiscu werden, veranderde de vorm van hun bekkenbeenderen dienovereenkomstig.
Om de effecten van seksuele selectie te voelen, moesten walvisachtigen met grotere of meer uniek gevormde bekkenbotten een duidelijk voordeel hebben in het wild. “Mannelijke walvisachtigen zijn erg behendig met hun penissen. Ik denk van wel, want ze paren in water ', zegt Dean. Meer promiscue soorten hadden ook langere penissen, in verhouding tot hun lichaamsgrootte. Hoe groter de penis, hoe groter de verbindende spier en dus hoe groter het bekken nodig is om het te controleren.
Aan het ene uiteinde van het spectrum bevindt zich de franciscana ( Pontoporia blainvillei ), een rivierdolfijn die monogaam is. Het heeft de kleinste testikels en het kleinste bekken onder de walvisachtigen die ze hebben onderzocht. De meest promiscue soort, de juiste walvis ( Eubalaena glacialis ), heeft de grootste bekkenbeenderen en de grootste testes, die ongeveer een ton samen wegen. "Tijdens het broedseizoen zwemmen mannelijke walvissen rond met het equivalent van een Volkswagen-insect in hun lichaam", zegt Dean.
Meer promiscue walvissen, zoals rechterwalvissen (links afgebeeld), hadden grotere bekkenbeenderen, terwijl soorten die monogamie beoefenen, zoals de franciscana rivierdolfijn (rechts), smallere bekkenbeenderen hadden. (Links: met dank aan Flickr-gebruiker Smitty. Rechts: Alcide Dessalines d'Orbigny / Wikimedia Commons) Zowel genetische studies als zeldzame observaties in het veld suggereren dat vrouwelijke rechtswalvissen paren met meerdere mannetjes, soms tegelijkertijd. In zo'n situatie is het gemakkelijk om je voor te stellen hoe meer handigheid van pas zou komen.
"Veel verschillende soorten selectie werken waarschijnlijk te allen tijde op alle organismen, en dus is dit geweldig om te weten dat er duidelijke signalen zijn van seksuele selectie in de bekkenanatomie van alle walvissen, " zegt Pyenson.
De onderzoekers vonden een vergelijkbare trend bij vrouwen, die ook grotere bekkenbeenderen hadden in meer promiscue soorten. Dean geeft twee mogelijke verklaringen: het kan een overdracht zijn van seksuele selectie bij mannen, of er kan iets aan de hand zijn met vrouwelijke geslachtsorganen, die worden bestuurd door dezelfde spieren. "Een clitoris en een penis zijn hetzelfde", zegt Dean. “Het kan zijn dat deze vrouwtjes hun clitoris verplaatsen op rare manieren die we niet begrijpen om mogelijk monsters te nemen terwijl ze paren. Wie weet wat ze doen. '
Het is vrijwel onmogelijk om dit allemaal in het veld te testen - voorlopig is er geen manier om röntgenwalvissen die seks onder water hebben röntgenfoto's te maken om de innerlijke werking van hun anatomie te onthullen. Het enige dat de onderzoekers op dit moment kunnen doen, is speculeren. In de tussentijd hebben de technieken die in de studie worden gebruikt implicaties voor het bestuderen van walvisspecimens in de toekomst. Met dezelfde laserscantechnieken kunnen wetenschappers digitale kopieën maken voor analyse of zelfs een bekkenbeen van een walvis in 3D afdrukken.
"Voor mij is het een meer doelmatige manier om dergelijke specimens te maken die echt zeldzaam of waardevol zijn voor andere onderzoekers over de hele wereld, " zegt Dines.
