Wale haben im Vergleich zu ihrer Körpergröße besonders kleine Beckenknochen. Ein Blauwal kann zum Beispiel bis zu 100 Fuß lang werden, ungefähr so groß wie ein Bus, aber sein Beckenknochen ist nur etwa einen Fuß lang. Lange Zeit stellten Wissenschaftler fest, dass die Knochen so klein sind, weil sie Überreste sind, ein geschrumpfter evolutionärer Überrest eines Vorfahren, der einmal an Land gegangen war.
Jetzt haben Wissenschaftler entdeckt, dass die winzigen Knochen tatsächlich eine große Rolle bei der Reproduktion von Walen spielen können. Wale gehören zu einer Gruppe von Meeressäugetieren, den sogenannten Walen, zu denen auch Delfine gehören. Beim Vergleich von Hunderten von Wal- und Delfin-Beckenknochen mit ihren Genitalien und ihrem Paarungsstil stellten die Forscher fest, dass Männchen promiskuitiverer Arten größere Penisse und größere Beckenknochen hatten. Ein größerer Knochen würde einem Wal theoretisch mehr Manövrierfähigkeit verleihen und gleichzeitig die logistisch schwierige Aufgabe der Paarung im Wasser bewältigen, schreibt das Team in einer Studie, die zur Veröffentlichung in der Zeitschrift Evolution zugelassen ist .
„Entgegen der landläufigen Meinung handelt es sich hierbei nicht um Überreste. Sie haben eine Funktion. Diese Funktion ist die Reproduktion, und sie hat sich als Reaktion auf die sexuelle Selektion entwickelt “, sagt Jim Dines, Co-Autor des Leiters für Zeitungen und Sammlungen am Los Angeles County Natural History Museum.
Menschen und andere Landsäugetiere benötigen große Beckenknochen, um ihre Hinterbeine zu verankern und herumzulaufen. Die Knochen sind daher mit der Basis der Wirbelsäule und den Oberseiten der Beinknochen verbunden. Bei Walen sind die Beckenknochen an nichts im Skelett gebunden - sie sind nur in Muskeln eingebettet. Dies führte die meisten Forscher zu der Annahme, dass die isolierten Knochen keinem evolutionären Zweck dienten.
„Nur weil wir uns eine Funktion nicht vorstellen können, heißt das nicht, dass sie keinen Nutzen hat. Das ist ein wenig kurzsichtig für unsere Vorstellungskraft “, betont Nick Pyenson, Paläobiologe am Smithsonian National Museum of Natural History in Washington, DC, der nicht an der Studie beteiligt war.
Dines und sein Team machten sich auf die Suche nach einer besseren Antwort. Cetacean Beckenknochen gehören zu einer Muskelgruppe namens Ischiocavernosus Muskeln, die in den meisten Säugetieren auch an den Genitalien anhaften. Studien an Nagetieren haben gezeigt, dass ein Mann die Kontrolle über seinen Penis verliert, wenn er diese Muskeln abschneidet. Es gibt auch viele Beckenbeinvariationen unter den Walarten, was das Interesse des Teams geweckt hat. "Es gab so viele Unterschiede zwischen sogar eng verwandten Arten, dass klar war, dass etwas wirklich Cooles vor sich ging", sagt Dines.
Unter den Arten, die das Team untersuchte, befanden sich Tümmler ( Tursiops truncatus ) (siehe Abbildung oben): Abbildung B zeigt, wie sich Muskeln mit dem Beckenknochen verbinden, während die Abbildungen C und D 3D-Modelle der gepaarten Beckenknochen und Rippen der Tiere sind. beziehungsweise. (Dines et al./Evolution) Dines stützte sich vor allem auf die Museumssammlungen in LA und das Smithsonian in DC und fand Beckenknochen von 130 Walen aus 29 Arten. Er schätzt, dass ungefähr 90 Prozent der Exemplare von gestrandeten Walen und Beifängen stammten - Wale und Delfine, die in Fischernetzen feststeckten.
Nur die Knochen zu vermessen, würde jedoch nicht genug von den komplizierten Unterschieden verraten. „Man könnte [den Knochen] auf ein Lineal setzen, aber diese Knochen sind kurvig und komisch geformt. Dann würden wir riesige Mengen an Informationen verlieren “, sagt der Co-Autor der Studie, Matt Dean, ein Evolutionsbiologe an der University of Southern California in Los Angeles. Stattdessen verwendeten die Wissenschaftler einen Laserscanner, um dreidimensionale Modelle aller Knochen zu erstellen und deren Unterschiede statistisch zu messen.
Dean, Dines und ihre Kollegen machten Laserscans der Knochenproben und erstellten ein 3D-Modell des Knochens, wie oben links. Der Kreis rechts dagegen repräsentiert einen Querschnitt dieses Knochens. Für die Analyse suchten sie nach Orientierungspunkten, die für das bloße Auge unsichtbar waren, und suchten an diesen Punkten (in Grün) nach Unterschieden zwischen den Arten. (Dines et al./Evolution) Der Paarungsstil ist offensichtlich schwieriger, eine Nummer zu setzen. Studien haben gezeigt, dass Männchen mit größeren Hoden von Arten stammen, die sich mit mehr Partnern paaren. Je mehr Frauen sich paaren, desto mehr Sperma brauchen sie. Dank Aufzeichnungen von Forschern und der Walfangindustrie waren viele Daten über die Größe, Penisgröße und Körpergröße von Walhoden für verschiedene Arten verfügbar, von denen einige aus den 1920er Jahren stammen.
Beim Vergleich all dieser Daten stellten die Forscher einige Trends fest, darunter den Zusammenhang zwischen Promiskuität (basierend auf der Größe der Hoden) und der Größe des Beckenknochens. Um sicherzustellen, dass dies kein falsches Positiv war, führten sie die gleichen Laser-Scans und -Analysen an Rippenknochen durch, die keine Korrelation mit den Hoden oder der Penisgröße aufwiesen. Und wenn man sich den Stammbaum der Wale ansieht, ändert sich die Form ihrer Beckenknochen entsprechend, wenn die Arten divergieren und promiskuitiver werden.
Um die Auswirkungen der sexuellen Auslese zu spüren, mussten Wale mit größeren oder einzigartig geformten Beckenknochen in freier Wildbahn einen klaren Vorteil haben. „Männliche Wale sind mit ihren Penissen sehr geschickt. Ich denke, sie müssen es sein, weil sie sich im Wasser paaren “, sagt Dean. Promiskuitivere Arten hatten im Verhältnis zu ihrer Körpergröße auch längere Penisse. Je größer der Penis ist, desto größer ist der Verbindungsmuskel und desto größer ist der Beckenknochen, der zur Kontrolle benötigt wird.
An einem Ende des Spektrums befindet sich die Franciscana ( Pontoporia blainvillei ), ein monogamer Flussdelphin. Es hat die kleinsten Hoden und den kleinsten Beckenknochen unter den von ihnen untersuchten Walen. Die promiskuitivste Art, der Glattwal ( Eubalaena glacialis ), hat die größten Beckenknochen und die größten Hoden und wiegt zusammen ungefähr eine Tonne. „Während der Brutzeit schwimmen männliche Glattwale mit dem Äquivalent eines Volkswagen-Käfers in ihrem Körper herum“, sagt Dean.
Promiskuitivere Wale wie der rechte (links abgebildet) hatten größere Beckenknochen, während monogamisch lebende Arten wie der Franciscana-Flussdelfin (rechts) kleinere Beckenknochen hatten. (Links: Mit freundlicher Genehmigung von Flickr-Nutzer Smitty. Rechts: Alcide Dessalines d'Orbigny / Wikimedia Commons) Sowohl genetische Studien als auch seltene Beobachtungen auf dem Gebiet legen nahe, dass weibliche Glattwale sich mit mehreren Männchen paaren, manchmal zur gleichen Zeit. In einer solchen Situation kann man sich leicht vorstellen, wie nützlich größere Geschicklichkeit wäre.
"Viele verschiedene Arten der Selektion wirken wahrscheinlich zu jeder Zeit auf alle Organismen. Daher ist es gut zu wissen, dass die Beckenanatomie aller Wale deutliche Signale der sexuellen Selektion aufweist", sagt Pyenson.
Einen ähnlichen Trend fanden die Forscher bei Frauen, die auch größere Beckenknochen bei promiskuitiveren Arten aufwiesen. Dean stellt zwei mögliche Erklärungen in Frage: Es könnte sich um eine Übertragung der sexuellen Selektion bei Männern handeln, oder es könnte etwas mit weiblichen Genitalien geschehen, die von denselben Muskeln kontrolliert werden. "Eine Klitoris und ein Penis sind das gleiche", sagt Dean. „Es könnte sein, dass diese Frauen ihre Klitoris auf seltsame Weise bewegen, die wir nicht verstehen, um möglicherweise Männer zu beproben, während sie sich paaren. Wer weiß, was sie tun. "
Dies alles auf dem Feld zu testen, ist nahezu unmöglich - im Moment können Röntgenwale unter Wasser keinen Sex haben, um das Innenleben ihrer Anatomie zu enthüllen. Alles, was die Forscher an diesem Punkt tun können, ist spekulieren. In der Zwischenzeit haben die in der Studie angewendeten Techniken Auswirkungen auf die zukünftige Untersuchung von Walproben. Mit den gleichen Laserscanning-Techniken könnten Wissenschaftler digitale Kopien für die Analyse erstellen oder sogar einen Wal-Beckenknochen in 3D drucken.
„Für mich ist es eine zweckmäßigere Methode, Exemplare wie diese, die für andere Forscher auf der ganzen Welt möglicherweise sehr selten oder wertvoll sind, zugänglich zu machen“, sagt Dines.
