Le balene hanno ossa pelviche particolarmente piccole rispetto alle loro dimensioni corporee. Una balena blu, ad esempio, può crescere fino a 100 piedi di lunghezza, circa le dimensioni di un autobus, ma il suo osso pelvico è lungo solo circa un piede. Per molto tempo gli scienziati hanno capito che le ossa sono così piccole perché vestigiali, un residuo evolutivo ristretto di un antenato che una volta camminava sulla terra.
Ma ora gli scienziati hanno scoperto che le piccole ossa possono effettivamente svolgere un ruolo enorme nella riproduzione delle balene. Le balene appartengono a un gruppo di mammiferi marini chiamati cetacei, che comprende anche i delfini. Confrontando centinaia di ossa pelviche di balene e delfini con i loro genitali e lo stile di accoppiamento, i ricercatori hanno scoperto che i maschi di specie più promiscue avevano peni più grandi e ossa pelviche più grandi. Un osso più grande teoricamente darebbe una maggiore manovrabilità alla balena mentre affronta il compito logisticamente difficile dell'accoppiamento in acqua, il team scrive in uno studio accettato per la pubblicazione sulla rivista Evolution .
“Contrariamente alla credenza popolare, queste non sono strutture vestigiali. Hanno una funzione. Quella funzione è la riproduzione e si sono evoluti in risposta alla selezione sessuale ”, afferma Jim Dines, coautore del paper and manager delle collezioni presso il Museo di storia naturale della contea di Los Angeles.
Gli umani e altri mammiferi terrestri hanno bisogno di grandi ossa pelviche per ancorare le zampe posteriori e camminare. Le ossa sono quindi collegate alla base della colonna vertebrale e alle parti superiori delle ossa delle gambe. Nelle balene, le ossa pelviche non sono attaccate a nulla nello scheletro: sono solo incastonate nei muscoli. Ciò ha portato la maggior parte dei ricercatori a supporre che le ossa isolate non servissero a uno scopo evolutivo.
“Solo perché non possiamo concepire una funzione non significa che non abbia alcuna utilità. È un po 'miope da parte della nostra immaginazione ”, sottolinea Nick Pyenson, paleobiologo presso il Museo Nazionale di Storia Naturale Smithsonian di Washington, DC, che non era affiliato allo studio.
Dines e il suo team sono partiti alla ricerca di una risposta migliore. Le ossa pelviche dei cetacei si attaccano a un gruppo muscolare chiamato muscoli ischiocavernosi, che nella maggior parte dei mammiferi si attaccano anche ai genitali. Gli studi sui roditori hanno dimostrato che se tagli questi muscoli, un maschio perderà il controllo del suo pene. C'è anche molta variazione dell'osso pelvico tra le specie di cetacei e questo ha suscitato l'interesse della squadra. "C'erano così tante differenze tra specie anche strettamente correlate, era chiaro che stava succedendo qualcosa di veramente interessante", dice Dines.
Tra le specie che il team ha esaminato c'erano i delfini tursiopi ( Tursiops truncatus ), raffigurati nel diagramma sopra: L'immagine B mostra come i muscoli si collegano all'osso pelvico, mentre le immagini C e D sono modelli 3D delle ossa e delle costole pelviche accoppiate degli animali, rispettivamente. (Dines et al./Evolution) Attingendo pesantemente dalle collezioni del museo di Los Angeles e dallo Smithsonian a Washington, Dines rintracciò le ossa pelviche di 130 cetacei attraverso 29 specie. Si stima che circa il 90 percento degli esemplari provenga da cetacei arenati e catture accessorie, balene e delfini che sono rimasti bloccati nelle reti da pesca.
Tuttavia, la semplice misurazione delle ossa non rivelerebbe abbastanza delle intricate differenze. “Potresti mettere [l'osso] su un righello, ma queste ossa sono curve e stranamente modellate. Quindi perderemmo enormi quantità di informazioni se lo facessimo ”, afferma il coautore dello studio Matt Dean, un biologo evoluzionista della University of Southern California a Los Angeles. Invece gli scienziati hanno usato uno scanner laser per creare modelli tridimensionali di tutte le ossa e quindi misurare statisticamente le loro differenze.
Dean, Dines e i loro colleghi hanno effettuato scansioni laser dei campioni di osso e creato un modello 3D dell'osso, come quello a sinistra in alto. Il cerchio a destra rappresenta invece una sezione trasversale di quell'osso. Per analisi, si sono concentrati sui punti di riferimento, invisibili a occhio nudo, e hanno cercato differenze in questi punti (in verde) tra le specie. (Dines et al./Evolution) Lo stile di accoppiamento è ovviamente più difficile da mettere un numero. Gli studi hanno dimostrato che i maschi con testicoli più grandi provengono da specie che si accoppiano con più partner. Più femmine si accoppiano, più sperma hanno bisogno. Grazie ai dati dei ricercatori e dell'industria della caccia alle balene, erano disponibili molti dati sulla dimensione dei testicoli di balena, sulla dimensione del pene e sulla corporatura di diverse specie, alcune delle quali risalenti agli anni '20.
Confrontando tutti questi dati, i ricercatori hanno individuato alcune tendenze, tra cui il legame tra promiscuità (basato sulla dimensione del testicolo) e dimensione dell'osso pelvico. Per assicurarsi che questo non fosse un falso positivo, hanno eseguito la stessa scansione e analisi laser sulle ossa delle costole, il che non ha sorprendentemente mostrato alcuna correlazione con i testicoli o le dimensioni del pene. E guardando l'albero genealogico dei cetacei, quando le specie divergevano e diventavano più promiscue, la forma delle loro ossa pelviche cambiava di conseguenza.
Per sentire gli effetti della selezione sessuale, i cetacei con ossa pelviche più grandi o più singolari dovevano avere un chiaro vantaggio in natura. “I cetacei maschi sono molto abili con i loro peni. Immagino che debbano esserlo, perché si accoppiano in acqua ", afferma Dean. Le specie più promiscue avevano anche peni più lunghi, in relazione alla loro dimensione corporea. Più grande è il pene, più grande è il muscolo di connessione e quindi, più grande è l'osso pelvico necessario per controllarlo.
Ad una estremità dello spettro c'è la franciscana ( Pontoporia blainvillei ), un delfino di fiume che è monogamo. Ha i testicoli più piccoli e l'osso pelvico più piccolo tra i cetacei che hanno esaminato. La specie più promiscua, la balena destra ( Eubalaena glacialis ), ha le ossa pelviche più grandi e i testicoli più grandi, con un peso di circa una tonnellata messi insieme. "Durante la stagione riproduttiva, le balene maschio destra nuotano con l'equivalente di un insetto Volkswagen all'interno del loro corpo", afferma Dean.
Le balene più promiscue, come le balene di destra (nella foto a sinistra), avevano ossa pelviche più grandi, mentre le specie che praticano la monogamia, come il delfino del fiume franciscana (a destra), avevano ossa pelviche più piccole. (A sinistra: cortesia di Flickr Smitty. A destra: Alcide Dessalines d'Orbigny / Wikimedia Commons) Sia gli studi genetici che le rare osservazioni sul campo suggeriscono che le balene destra femminili si accoppiano con più maschi, a volte contemporaneamente. In una situazione del genere, è facile immaginare come una maggiore destrezza sarebbe utile.
"Molti tipi diversi di selezione stanno probabilmente operando su tutti gli organismi in ogni momento, quindi è bello sapere che ci sono chiari segnali di selezione sessuale nell'anatomia pelvica di tutte le balene", afferma Pyenson.
I ricercatori hanno trovato una tendenza simile nelle femmine, che aveva anche ossa pelviche più grandi nelle specie più promiscue. Dean mette in pericolo due possibili spiegazioni: potrebbe essere un riporto dalla selezione sessuale nei maschi, o qualcosa potrebbe succedere con i genitali femminili, che sono controllati dagli stessi muscoli. "Un clitoride e un pene sono la stessa cosa", afferma Dean. “Potrebbe essere che queste femmine stiano spostando i clitoridi in modi strani che non capiamo per campionare i maschi mentre si accoppiano. Chissà cosa stanno facendo. "
Testare nulla di tutto ciò sul campo è pressoché impossibile — per ora, non c'è modo per i raggi X di fare sesso sott'acqua per rivelare il funzionamento interno della loro anatomia. Tutto ciò che i ricercatori possono fare a questo punto è speculare. Nel frattempo, le tecniche impiegate nello studio hanno implicazioni su come studiare i campioni di balene in futuro. Utilizzando le stesse tecniche di scansione laser, gli scienziati hanno potuto creare copie digitali per l'analisi o persino stampare in 3D un osso pelvico di balena.
"Per me è un modo più conveniente di creare esemplari come questo che potrebbero essere davvero rari o di valore accessibile ad altri ricercatori in tutto il mondo", afferma Dines.
