Wieloryby mają szczególnie małe kości miednicy w porównaniu do wielkości ich ciała. Na przykład płetwal błękitny może dorastać do 100 stóp długości, mniej więcej wielkości autobusu, ale jego kość miedniczna ma tylko około stopy długości. Przez długi czas naukowcy doszli do wniosku, że kości są tak małe, ponieważ są szczątkami, skurczoną ewolucyjną pozostałością po przodku, który kiedyś chodził po ziemi.
Ale teraz naukowcy odkryli, że małe kości mogą w rzeczywistości odgrywać ogromną rolę w reprodukcji wielorybów. Wieloryby należą do grupy ssaków zamieszkujących morze zwanych waleniami, do których należą również delfiny. Porównując setki kości miednicy wieloryba i delfina z ich genitaliami i stylem godowym, naukowcy odkryli, że samce z bardziej wyuzdanych gatunków miały większe penisy i większe kości miednicy. Większa kość teoretycznie dałaby wielorybowi większą manewrowość, jednocześnie rozwiązując trudne logistycznie zadanie kojarzenia się w wodzie, pisze zespół w badaniu przyjętym do publikacji w czasopiśmie Evolution .
„Wbrew powszechnemu przekonaniu nie są to szczątkowe struktury. Mają funkcję. Tą funkcją jest rozmnażanie, które ewoluowało w odpowiedzi na selekcję seksualną ”- mówi Jim Dines, współautor gazety i kierownik zbiorów w Muzeum Historii Naturalnej Hrabstwa Los Angeles.
Ludzie i inne ssaki zamieszkujące ląd potrzebują dużych kości miednicy, aby zakotwiczyć tylne nogi i chodzić po okolicy. Kości są zatem połączone z podstawą kręgosłupa i górnymi częściami kości nóg. U wielorybów kości miednicy nie są przywiązane do niczego w szkielecie - są tylko osadzone w mięśniach. Doprowadziło to większość naukowców do założenia, że izolowane kości nie miały żadnego celu ewolucyjnego.
„To, że nie możemy wyobrazić sobie funkcji, nie oznacza, że nie ma ona pożytku. To trochę krótkowzroczność naszej wyobraźni ”, zauważa Nick Pyenson, paleobiolog z Smithsonian's National Museum of Natural History w Waszyngtonie, który nie był związany z badaniem.
Dines i jego zespół postanowili znaleźć lepszą odpowiedź. Kości miednicy waleni przyłączają się do grupy mięśni zwanej mięśniem ischiocavernosus, które u większości ssaków również przyczepiają się do genitaliów. Badania na gryzoniach wykazały, że jeśli obcinasz te mięśnie, samiec traci kontrolę nad swoim penisem. Istnieje również duża zmienność kości miednicy wśród gatunków waleni, co wzbudziło zainteresowanie zespołu. „Było tak wiele różnic między nawet blisko spokrewnionymi gatunkami, było jasne, że dzieje się coś naprawdę fajnego”, mówi Dines.
Wśród gatunków, które badał zespół, były delfiny butlonosych ( Tursiops truncatus ), przedstawione na powyższym schemacie: Zdjęcie B pokazuje, jak mięśnie łączą się z kością miednicy, podczas gdy obrazy C i D są modelami 3D sparowanych kości miednicy i żeber, odpowiednio. (Dines i in. / Evolution) Czerpiąc wiele ze zbiorów muzealnych w LA i Smithsonian w DC, Dines wytropił kości miednicy ze 130 waleni w 29 gatunkach. Szacuje, że około 90 procent okazów pochodzi z wyrzuconych na brzeg waleni i przyłowów - wielorybów i delfinów, które utknęły w sieciach rybackich.
Sam pomiar kości nie ujawniłby jednak dość skomplikowanych różnic. „Mógłbyś umieścić [kość] na linijce, ale te kości są kręte i mają dziwny kształt. Gdybyśmy to zrobili, stracilibyśmy ogromne ilości informacji ”- mówi współautor badania Matt Dean, biolog ewolucyjny z University of Southern California w Los Angeles. Zamiast tego naukowcy wykorzystali skaner laserowy do stworzenia trójwymiarowych modeli wszystkich kości, a następnie statystycznego zmierzenia ich różnic.
Dean, Dines i ich koledzy zrobili skan laserowy próbek kości i stworzyli model 3D kości, taki jak ten po lewej powyżej. Z drugiej strony okrąg po prawej stronie przedstawia przekrój tej kości. Do analizy skupili się na punktach orientacyjnych, niewidocznych gołym okiem i szukali różnic w tych punktach (w kolorze zielonym) między gatunkami. (Dines i in. / Evolution) Styl godowy jest oczywiście trudniejszy do przypisania. Badania wykazały, że samce z większymi jąderami pochodzą z gatunków kojarzonych z większą liczbą partnerów. Im więcej kobiet łączy się w pary, tym więcej plemników potrzebują. Dzięki zapisom naukowców i branży wielorybniczej wiele danych na temat wielkości jąder wieloryba, wielkości penisa i wielkości ciała było dostępnych dla różnych gatunków, niektóre z nich pochodzą z lat 20. XX wieku.
Porównując wszystkie te dane, naukowcy dostrzegli pewne trendy, w tym związek między rozwiązłością (na podstawie wielkości jąder) a rozmiarem kości miednicy. Aby upewnić się, że nie był to wynik fałszywie dodatni, wykonali to samo skanowanie laserowe i analizę kości żeber - co, co nie dziwi, nie wykazało korelacji z wielkością jąder ani penisa. A patrząc na drzewo genealogiczne waleni, kiedy gatunki rozeszły się i stały się bardziej rozwiązłe, kształt ich kości miednicy odpowiednio się zmienił.
Aby poczuć skutki selekcji seksualnej, walenie z większymi lub bardziej unikalnymi kształtami kości miednicy musiały mieć wyraźną przewagę na wolności. „Samce waleni są bardzo zręczne ze swoimi penisami. Sądzę, że muszą, bo kojarzą się w wodzie - mówi Dean. Bardziej wyuzdane gatunki również miały dłuższe penisy, w zależności od wielkości ich ciała. Im większy penis, tym większy mięsień łączący, a tym samym większa kość miednicy potrzebna do jej kontrolowania.
Na jednym końcu spektrum znajduje się franciscana ( Pontoporia blainvillei ), delfin rzeczny, który jest monogamiczny. Ma najmniejsze jądra i najmniejszą kość miedniczną wśród waleni, które zbadali. Najbardziej rozwiązły gatunek, prawy wieloryb ( Eubalaena glacialis ), ma największe kości miednicy i największe jądra, ważące razem około tony razem. „W sezonie lęgowym prawe samce wielorybów pływają z ekwiwalentem robaka Volkswagena w ich ciele” - mówi Dean.
Bardziej rozwiązłe wieloryby, takie jak prawe (na zdjęciu po lewej), miały większe kości miednicy, podczas gdy gatunki praktykujące monogamię, takie jak delfin rzeki Franciscana (po prawej), miały mniejsze kości miednicy. (Po lewej: Dzięki uprzejmości użytkownika Flickr Smitty. Po prawej: Alcide Dessalines d'Orbigny / Wikimedia Commons) Zarówno badania genetyczne, jak i rzadkie obserwacje w terenie sugerują, że samice wielorybów płciowych kojarzą się z wieloma samcami, czasami w tym samym czasie. W takiej sytuacji łatwo sobie wyobrazić, jak przydatna byłaby większa zręczność.
„Wiele różnych rodzajów selekcji prawdopodobnie działa przez cały czas na wszystkie organizmy, dlatego wspaniale jest wiedzieć, że istnieją wyraźne sygnały selekcji płciowej w anatomii miednicy wszystkich wielorybów”, mówi Pyenson.
Badacze znaleźli podobny trend u samic, które miały także większe kości miednicy u bardziej rozwiązłych gatunków. Dziekan ryzykuje dwa możliwe wyjaśnienia: może to być przeniesienie z selekcji seksualnej u mężczyzn lub coś z kobiet narządów płciowych, które są kontrolowane przez te same mięśnie. „Łechtaczka i penis to to samo” - mówi Dean. „Może się zdarzyć, że te samice przenoszą łechtaczki w dziwny sposób, którego nie rozumiemy, by próbować samców podczas godów. Kto wie, co robią.
Testowanie tego wszystkiego w terenie jest prawie niemożliwe - na razie nie ma sposobu, aby rentgenowskie seks uprawiał seks pod wodą, aby odkryć wewnętrzne funkcjonowanie ich anatomii. W tym momencie wszystko, co mogą zrobić naukowcy, to spekulacja. W międzyczasie techniki zastosowane w badaniu mają wpływ na dalsze badania okazów wielorybów. Korzystając z tych samych technik skanowania laserowego, naukowcy mogą tworzyć cyfrowe kopie do analizy, a nawet drukować 3D kości miednicy wieloryba.
„Dla mnie jest to bardziej celowy sposób, aby takie próbki, które mogą być naprawdę rzadkie lub cenne, były dostępne dla innych badaczy na całym świecie”, mówi Dines.
