Les baleines ont des os pelviens particulièrement petits comparés à la taille de leur corps. Une baleine bleue, par exemple, peut mesurer jusqu'à 100 pieds de long, environ la taille d'un bus, mais son os pelvien ne fait qu'environ un pied de long. Pendant longtemps, les scientifiques ont pensé que les os étaient si petits parce qu’ils étaient vestigiaux, un vestige de l’évolution réduit et rétréci d’un ancêtre qui marchait autrefois sur terre.
Mais maintenant, les scientifiques ont découvert que les minuscules os pourraient jouer un rôle important dans la reproduction des baleines. Les baleines appartiennent à un groupe de mammifères marins, les cétacés, qui comprend également les dauphins. En comparant des centaines d'os pelviens de baleines et de dauphins à leurs organes génitaux et à leur style d'accouplement, les chercheurs ont découvert que les mâles des espèces les plus promisculaires avaient un plus grand pénis et des os pelviens plus grands. Un os plus grand donnerait théoriquement à une baleine plus de manœuvrabilité tout en s'attaquant à la tâche logistique difficile de s'accoupler dans l'eau, écrit l'équipe dans une étude acceptée pour publication dans la revue Evolution .
«Contrairement à la croyance populaire, ce ne sont pas des structures vestigiales. Ils ont une fonction. Cette fonction est la reproduction et a évolué en réponse à la sélection sexuelle », explique Jim Dines, co-auteur du journal et responsable des collections au musée d'histoire naturelle du comté de Los Angeles.
Les humains et les autres mammifères terrestres ont besoin de grands os pelviens pour ancrer leurs pattes postérieures et se déplacer. Les os sont donc reliés à la base de la colonne vertébrale et au sommet des os de la jambe. Chez les baleines, les os du bassin ne sont attachés à rien dans le squelette, ils sont simplement intégrés dans le muscle. Cela a amené la plupart des chercheurs à supposer que les os isolés ne servaient à rien dans l'évolution.
«Ce n’est pas parce que nous ne pouvons concevoir une fonction que cela n’a aucune utilité. C'est un peu myope de notre imagination », souligne Nick Pyenson, paléobiologiste au Musée national d'histoire naturelle du Smithsonian à Washington, qui n'était pas affilié à l'étude.
Dines et son équipe partent à la recherche d'une meilleure réponse. Les os du bassin des cétacés se fixent à un groupe musculaire appelé muscles ischiocavernosus, qui, chez la plupart des mammifères, se fixent également aux organes génitaux. Des études chez des rongeurs ont montré que si vous coupez ces muscles, un homme perdra le contrôle de son pénis. Il y a aussi beaucoup de variations dans l'os pelvien parmi les espèces de cétacés, ce qui a piqué l'intérêt de l'équipe. «Il y avait tellement de différences entre les espèces, même étroitement apparentées, qu'il était clair que quelque chose de vraiment cool se passait», dit Dines.
Parmi les espèces examinées par l'équipe, il y avait les grands dauphins ( Tursiops truncatus ), illustrés dans le diagramme ci-dessus: L'image B montre comment les muscles se connectent à l'os pelvien, tandis que les images C et D sont des modèles 3D des os pelviens et des côtes jumelés des animaux. respectivement. (Dines et al./Evolution) Fortement inspiré des collections du musée à Los Angeles et du Smithsonian à Washington, Dines a retrouvé les os du bassin de 130 cétacés parmi 29 espèces. Il estime qu'environ 90% des spécimens provenaient de cétacés échoués sur la plage et de prises accessoires - baleines et dauphins coincés dans des filets de pêche.
Mesurer les os ne révélerait pas assez de différences complexes, cependant. «Vous pouvez mettre [l'os] sur une règle, mais ces os sont sinueux et ont une forme étrange. Ainsi, nous perdrions d'énormes quantités d'informations », explique Matt Dean, co-auteur de l'étude, biologiste de l'évolution à l'Université de Californie du Sud à Los Angeles. Au lieu de cela, les scientifiques ont utilisé un scanner laser pour créer des modèles tridimensionnels de tous les os, puis mesurer statistiquement leurs différences.
Dean, Dines et leurs collègues ont pris des balayages au laser des échantillons d'os et ont créé un modèle 3D de l'os, semblable à celui de la gauche ci-dessus. Le cercle à droite, en revanche, représente une coupe transversale de cet os. Pour l'analyse, ils se sont concentrés sur les repères, invisibles à l'œil nu, et ont recherché les différences entre ces espèces (en vert). (Dines et al./Evolution) Le style d'accouplement est évidemment plus difficile à numéroter. Des études ont montré que les mâles avec de plus gros testicules proviennent d'espèces qui s'accouplent avec plus de partenaires. Plus elles s'accouplent, plus elles ont besoin de sperme. Grâce aux archives de chercheurs et de l'industrie de la chasse à la baleine, de nombreuses données sur la taille des testicules de baleine, la taille du pénis et la taille du corps étaient disponibles pour différentes espèces, certaines datant des années vingt.
En comparant l'ensemble de ces données, les chercheurs ont relevé certaines tendances, notamment le lien entre la promiscuité (basée sur la taille des testicules) et la taille de l'os pelvien. Pour s'assurer que ce n'était pas un faux positif, ils ont effectué le même balayage laser et la même analyse sur les os de la côte, ce qui sans surprise n'a révélé aucune corrélation avec les testicules ou la taille du pénis. Et en regardant l’arbre généalogique des cétacés, lorsque les espèces divergeaient et devenaient de plus en plus molles, la forme de leurs os pelviens changeait en conséquence.
Pour ressentir les effets de la sélection sexuelle, les cétacés ayant des os du bassin plus gros ou de forme plus unique devaient avoir un net avantage à l'état sauvage. «Les cétacés mâles sont très adroits avec leur pénis. Je suppose qu'ils doivent l'être, car ils s'accouplent dans l'eau », déclare Dean. Les espèces les plus proches ont également un pénis plus long, par rapport à la taille de leur corps. Plus le pénis est large, plus le muscle qui se connecte est gros et donc, plus gros de l'os pelvien nécessaire pour le contrôler.
À une extrémité du spectre se trouve la franciscana ( Pontoporia blainvillei ), un dauphin de rivière monogame. Il possède les plus petits testicules et le plus petit os pelvien parmi les cétacés qu'ils ont examinés. L'espèce la plus promiscue, la baleine noire ( Eubalaena glacialis ), possède les plus gros os du bassin et les plus gros testicules, pesant environ une tonne. «Pendant la saison de reproduction, les baleines noires mâles nagent avec l'équivalent d'un virus de Volkswagen à l'intérieur de leur corps», déclare Dean.
Les baleines les plus proches, comme les baleines droites (photo de gauche), avaient des os pelviens plus grands, tandis que les espèces pratiquant la monogamie, comme le dauphin franciscana (à droite), avaient des os pelviens plus petits. (À gauche: avec la permission de l'utilisateur de Flickr Smitty. À droite: Alcide Dessalines d'Orbigny / Wikimedia Commons) Des études génétiques et de rares observations sur le terrain suggèrent que les baleines franches femelles s'accouplent avec plusieurs mâles, parfois en même temps. Dans une situation comme celle-là, il est facile d’imaginer à quel point une plus grande dextérité serait utile.
"De nombreux types de sélection opèrent probablement sur tous les organismes à tout moment, et il est donc bon de savoir qu'il existe des signes clairs de sélection sexuelle dans l'anatomie pelvienne de toutes les baleines", a déclaré Pyenson.
Les chercheurs ont constaté une tendance similaire chez les femelles, qui présentaient également des os pelviens plus grands chez les espèces les plus promiscues. Dean met en danger deux explications possibles: il pourrait s'agir d'un report de la sélection sexuelle chez les hommes ou d'un problème lié aux organes génitaux féminins, qui sont contrôlés par les mêmes muscles. «Un clitoris et un pénis, c'est la même chose», déclare Dean. «Il se peut que ces femmes déplacent leurs clitoris de manière étrange, ce que nous ne comprenons pas pour éventuellement échantillonner des hommes pendant leur accouplement. Qui sait ce qu'ils font. "
Tester tout cela sur le terrain est presque impossible - pour le moment, il n’ya aucun moyen pour que les baleines à rayons X aient des rapports sexuels sous l’eau pour révéler les rouages de leur anatomie. Tout ce que les chercheurs peuvent faire à ce stade est une spéculation. Dans l’intervalle, les techniques utilisées dans l’étude ont des conséquences sur la manière d’étudier les spécimens de baleines à l’avenir. En utilisant les mêmes techniques de numérisation laser, les scientifiques pourraient créer des copies numériques pour analyse ou même imprimer en 3D un os pelvien de baleine.
«Pour moi, c'est un moyen plus rapide de créer des spécimens comme celui-ci qui pourraient être vraiment rares ou précieux et accessibles pour d'autres chercheurs du monde entier», déclare Dines.
