Hvaler har spesielt små bekkenben i forhold til kroppsstørrelsen. En blåhval, for eksempel, kan vokse opp til 100 fot i lengde, omtrent på størrelse med en buss, men bekkenbeinet er bare rundt en fot lang. I lang tid regnet forskere med at beinene er så små fordi de er vestigiale, en krympet evolusjonær rest fra en stamfar som en gang vandret på land.
Men nå har forskere oppdaget at de bittesmå beinene faktisk kan spille en enorm rolle i hvalproduksjon. Hvaler tilhører en gruppe sjøboende pattedyr som kalles hvaler, som også inkluderer delfiner. Sammenlignet hundrevis av hval- og delfinbeinsben med kjønnsorganene og parringsstilen, fant forskere at hanner fra mer promiskuøse arter hadde større peniser og større bekkenben. Et større bein ville teoretisk sett gitt en hval mer manøvrerbarhet mens de taklet den logistisk vanskelige oppgaven med å parre seg i vannet, skriver teamet i en studie som er akseptert for publisering i tidsskriftet Evolution .
”I motsetning til den vanlige troen, er dette ikke vestigiale strukturer. De har en funksjon. Denne funksjonen er reproduksjon, og de utviklet seg som svar på seksuell seleksjon, sier Jim Dines, en medforfatter på papir- og samlingssjefen ved Los Angeles County Natural History Museum.
Mennesker og andre pattedyr som bor hjemme, trenger store bekkenben for å forankre bakbena og gå rundt. Benene er derfor koblet til ryggraden og toppen av benbeina. Hos hvaler er ikke bekkenbenene festet til noe i skjelettet - de er bare innebygd i muskler. Det fikk de fleste forskere til å anta at de isolerte beinene ikke tjente noe evolusjonært formål.
“Bare fordi vi ikke kan tenke oss en funksjon, betyr ikke det at den ikke har noen nytte. Det er litt nærsynt fra vår fantasi, ”påpeker Nick Pyenson, en paleobiolog ved Smithsonians National Museum of Natural History i Washington, DC, som ikke var tilknyttet studien.
Dines og teamet hans dro ut på jakt etter et bedre svar. Cetacean bekkenben knytter seg til en muskelgruppe kalt ischiocavernosus muskler, som i de fleste pattedyr også fester seg til kjønnsorganer. Undersøkelser med gnagere har vist at hvis du klemmer disse musklene, vil en hann miste kontrollen over penis. Det er også mye bekkenvariasjon blant hvite arter, og det vekket lagets interesse. "Det var så mange forskjeller mellom til og med nært beslektede arter, det var tydelig at noe veldig kult foregikk, " sier Dines.
Blant artene som teamet undersøkte var bottlenose-delfiner ( Tursiops truncatus ), avbildet i diagrammet over: Bilde B viser hvordan muskler kobles til bekkenbenet, mens bilder C og D er 3D-modeller av dyrenes sammenkoblede bekkenben og ribbein, henholdsvis. (Dines et al./Evolution) Dines tegnet tungt fra museesamlingene i LA og Smithsonian i DC, og sporet opp bekkenbenene fra 130 hvaler over 29 arter. Han anslår at omtrent 90 prosent av prøvene kom fra strandede hvaler og bifangst - hvaler og delfiner som satte seg fast i fiskegarn.
Bare å måle beinene ville imidlertid ikke avsløre nok av de intrikate forskjellene. “Du kan legge [beinet] på en linjal, men disse beinene er krøllete og rare formede. Så vi ville mistet enorme mengder informasjon hvis vi gjorde det, sier studieforfatter Matt Dean, en evolusjonsbiolog ved University of South California i Los Angeles. I stedet brukte forskerne en laserskanner for å lage tredimensjonale modeller av alle bein og deretter statistisk måle forskjellene sine.
Dean, Dines og kollegene deres tok laserskanninger av beinprøvene og lagde en 3D-modell av beinet, som den til venstre over. Sirkelen til høyre derimot representerer et tverrsnitt av det benet. For analyse nullet de inn landemerker, usynlige for det blotte øye, og så etter forskjeller på disse punktene (i grønt) på tvers av arter. (Dines et al./Evolution) Parringsstil er tydeligvis vanskeligere å sette et tall på. Studier har vist at hanner med større testikler kommer fra arter som parer seg med flere partnere. Jo flere hunner de parer seg med, jo mer sæd trenger de. Takket være registreringer fra forskere og hvalfangstnæringen, var det mange data om hval testes størrelse, penisstørrelse og kroppsstørrelse tilgjengelig på tvers av forskjellige arter, noe av det dateres tilbake til 1920-tallet.
Sammenlignet alle disse dataene oppdaget forskerne noen trender, inkludert koblingen mellom promiskuitet (basert på testes størrelse) og bekkenbenstørrelse. For å sikre at dette ikke var falskt positivt, utførte de den samme laserskanning og analyse på ribbeina - noe som overraskende ikke viste noen sammenheng med testikler eller penisstørrelse. Og når vi så på det hvite slektstreet, da artene divergerte og ble mer promiskuøse, endret formen på bekkenbenene seg deretter.
For å føle effekten av seksuell seleksjon, måtte hvaler med større eller mer unikt formede bekkenben ha en klar fordel i naturen. ”Mannlige hvaler er veldig behendige med peniser. Jeg antar at de må være det, fordi de parrer seg i vann, sier Dean. Flere promiskuøse arter hadde også lengre peniser, relativt til kroppsstørrelsen. Jo større penis, desto større er forbindelsesmuskelen, og desto større er bekkenbeinet nødvendig for å kontrollere den.
I den ene enden av spekteret er det franciscana ( Pontoporia blainvillei ), en elvedelfin som er monogam. Den har de minste testiklene og den minste bekkenbenet blant hvalvene de undersøkte. Den mest promiskuøse arten, høyre hval ( Eubalaena glacialis ), har de største bekkenbenene og de største testiklene og veier rundt et tonn satt sammen. "I hekkesesongen svømmer mannlige høyrehval rundt med tilsvarende Volkswagen-bug inne i kroppen, " sier Dean.
Flere promiskuøse hvaler, som høyrehval (bildet til venstre), hadde større bekkenben, mens arter som praktiserer monogami, slik som delfinen franciscana elva (til høyre) hadde mindre bekkenben. (Venstre: Med tillatelse fra Flickr-brukeren Smitty. Høyre: Alcide Dessalines d'Orbigny / Wikimedia Commons) Både genetiske studier og sjeldne observasjoner i felt antyder at kvinnelige høyrehvaler parer seg med flere hanner, noen ganger samtidig. I en slik situasjon er det lett å forestille seg hvordan større fingerferdighet vil komme til nytte.
"Mange forskjellige typer seleksjoner opererer sannsynligvis på alle organismer til enhver tid, og derfor er dette flott å vite at det er tydelige signaler om seksuell seleksjon i bekkenanatomien til alle hvaler, " sier Pyenson.
Forskerne fant en lignende trend hos kvinner, som også hadde større bekkenben hos mer promiskuøse arter. Dean farer to mulige forklaringer: det kan være en overføring fra seksuell seleksjon hos menn, eller noe kan skje med kjønnsorganer fra kvinner, som styres av de samme musklene. "En klitoris og en penis er den samme tingen, " sier Dean. "Det kan være at disse kvinnene beveger klitorisene sine rundt på rare måter som vi ikke forstår å muligens prøve på hanner mens de parer seg. Hvem vet hva de gjør. ”
Det er nesten umulig å teste noe av dette i felt - foreløpig er det ingen måte å røntgenhvaler som har sex under vann for å avsløre de indre virkningene av deres anatomi. Alt forskerne kan gjøre på dette tidspunktet er å spekulere. I mellomtiden har teknikkene som brukes i studien konsekvenser for hvordan man kan studere hvalprøver fremover. Ved å bruke de samme laserskanningsteknikkene, kunne forskere lage digitale kopier for analyse eller til og med 3D-utskrift av en hvalbekkbein.
"For meg er det en mer hensiktsmessig måte å gjøre eksempler som dette som kan være veldig sjeldne eller verdifulle tilgjengelige for andre forskere over hele verden, " sier Dines.
