Das Schwierigste bei der Untersuchung der Fortpflanzungsanatomie von Meeressäugern anhand von Organen, die verstorbenen Tieren entnommen wurden, ist vielleicht, dass sie auf einfache Weise keine Erektion bekommen können.
Die Aufblähung menschlicher Penisse nach dem Tod ist ein relativ triviales Unterfangen, sagt Diane Kelly, Assistenzprofessorin an der Universität von Massachusetts und Expertin für Penisaufblähung. Wie bei den meisten Säugetieren ist der menschliche Penis hauptsächlich fleischig, mit vielen Gefäßen, in die das Blut fließen kann, um die schlaffe Struktur durch den Turgordruck zu versteifen. Aber die Penisse von Walen und Delfinen sind viel härter – im wahrsten Sinne des Wortes.
„Es ist eine echte Herausforderung, den Penis von Walen künstlich aufzublasen“, sagte sie mir. Ja, die Größe macht es schwierig – man braucht viel mehr Kochsalzlösung, um einen großen Penis zu füllen als einen kleinen – aber es ist mehr als das. „Sie haben einen so genannten ‚fibroelastischen‘ Penis“, erklärte sie, was bedeutet, dass ihr Penisgewebe „sehr viel Kollagen enthält, wodurch der Penis selbst im schlaffen Zustand sehr steif und weniger dehnbar ist.“
Dieses schwierige Problem zu umgehen, ist einer der Gründe, warum Dara Orbach und Patricia Brennan Kelly für das Projekt gewonnen haben. Das Ziel: die ersten 3D-CT-Scans von simuliertem Geschlechtsverkehr einer Meeressäugetierart unter Verwendung echter, postmortaler Genitalien anzufertigen – Scans, die gerade in einem Artikel in Proceedings of the Royal Society B veröffentlicht wurden.
Orbach, Postdoktorandin an der Dalhousie University und wissenschaftliche Mitarbeiterin am Mount Holyoke College, hatte die Vaginas schon parat. Sie wusste bereits, dass die Vaginas von Meeressäugern weitaus komplexer sind, als man ihnen bisher zugetraut hat – mit vielen labyrinthischen Taschen, Falten und Windungen, von denen Orbach vermutet, dass sie den Weibchen helfen, die Vaterschaft zu kontrollieren. „Aber als ich anfing, mehr und mehr Fortpflanzungstrakte zu sezieren und dieses erstaunliche Ausmaß an vaginaler Variabilität zu sehen, das nie zuvor dokumentiert worden war, wurde mir klar, dass sich dies wahrscheinlich irgendwie mit dem Penis mitentwickelt hat“, sagt Orbach. Um die Vaginas der Tiere zu verstehen, brauchte sie die entsprechenden Penisse, um zu sehen, wie sie beim Geschlechtsverkehr zusammenpassen.
Orbach wandte sich an Brennan, eine Genitalexpertin am Mount Holyoke College, die für ihre Arbeit über Enten (und deren furchterregende Penisse) bekannt ist, und gemeinsam erstellten sie mit einer Kartuschenpistole und Silikon Modelle, so genannte „Endocasts“, von Vaginas aus Orbachs Sammlung von 140 gefrorenen Genitalien von Meeressäugern (alle von Tieren, die eines natürlichen Todes gestorben sind). Dann wurde Kelly hinzugezogen, um ihr Fachwissen über das Aufblasen des Penis einzubringen.
„Das meiste, was ich gemacht habe, ist wirklich klein – Gürteltiere, Ratten und Mäuse, Wühlmäuse und andere kleine Dinge – bei denen man nur eine kleine Spritze und ein winziges bisschen Druck braucht, und man erhält die erigierte Morphologie sehr schnell“, erklärte Kelly.
„Wir sprechen hier nicht von der Größe einer Hand, sondern von der Größe eines Arms, je nach Tierart“, fügte Orbach hinzu („Wir haben einen Schwertwal gemacht, der größer als der Tisch war“). Das Aufblasen der Meeressäuger erforderte also Kreativität. Nach einigen anfänglichen Schwierigkeiten (z. B. lernte sie auf die harte Tour, dass Plastikflaschen nicht druckbeständig sind), bestand Kellys endgültige Konstruktion aus einem gebrauchten 35-Dollar-Bierfass, das mit Kochsalzlösung gefüllt und so modifiziert wurde, dass sie Stickstoffgas hineinpumpen konnte, um einen optimalen Injektionsdruck zu erreichen. „
Nachdem die Penisse mit Flüssigkeit vollgepumpt waren, wurden sie abgebunden und in Formalin getränkt, um sicherzustellen, dass sie ihre geschwollene Form beibehalten würden. Dann war es an der Zeit, die Magie geschehen zu lassen. „Indem wir die Form der Vaginalabdrücke und die Penisform betrachteten, konnten wir herausfinden, welcher Penis unserer Meinung nach die beste Kopulation ermöglichen würde“, erklärte Orbach. „Dann steckten wir die aufgeblasenen Penisse in die Vagina, nähten sie zusammen, tränkten sie in Jod, so dass sie ziemlich gut gefärbt wurden, und machten dann CT-Scans von ihnen, um zu sehen, wie sie zusammenpassen.“
Die Ergebnisse – dank des Radiologen Mauricio Solano – sind geradezu verblüffend.
Insgesamt konnten sie den Geschlechtsverkehr für vier Arten von Meeressäugern simulieren: Schweinswale (Phocoena phocoena), Große Tümmler (Tursiops truncatus), Kurzschnauzen-Delfine (Delphinus delphis) und Seehunde (Phoca vitulina) – das waren die einzigen Arten, für die sie über qualitativ hochwertige männliche und weibliche Fortpflanzungsorgane verfügten (leider hatten sie keine intakte Orca-Vagina, die sie mit dem Penis, der größer als ein Tisch war, kombinieren konnten). Sie waren auch in der Lage, digitale 3D-Modelle der Penisse und Vaginas zu erstellen und verschiedene Drehungen und Positionen zu simulieren, um die tiefstmögliche Penetration zu bestimmen.
Die Unterschiede in der Fortpflanzungsanatomie zwischen den Arten waren beeindruckend. Schweinswale, obwohl sie von der Körpergröße her die kleinste Art sind, hatten die größten Penisse. „Ein erigierter Schweinswal-Penis reicht bis zum Kinn – oder dorthin, wo das Kinn wäre, wenn es sich nicht um einen Meeressäuger handeln würde“, so Kelly. Und ihre Vaginas sind die komplexesten der vier, mit „einer ganzen Reihe von spiralförmigen Falten“, erklärte Orbach, „die sich immer weiter drehen … ein bisschen wie ein Korkenzieher.“
Aber das wirklich Faszinierende war, dass die Scans zeigten, wie die Komplexität der Vagina die Penetration des Penis einschränken kann. „Das bestätigt, dass es eine antagonistische Koevolution gibt“, sagt Orbach. Das deutet darauf hin, dass die Falten es den Tieren ermöglichen, die Vaterschaft zu kontrollieren, obwohl weitere Analysen erforderlich sind, um diese Hypothese zu bestätigen.
Wenn es darauf ankommt, wissen wir sehr wenig über die Paarung von Meeressäugern, insbesondere von Walen. Wir haben Große Tümmler in Gefangenschaft und in freier Wildbahn bei der Paarung beobachtet, aber es gibt keine Möglichkeit, sich ein Bild davon zu machen, was während der Kopulation im Inneren der Tiere vor sich geht. Wir können hurenhafte Delfine nicht einfach mit Blitzlicht einfrieren, um zu untersuchen, wo sich alles während des Geschlechtsverkehrs befindet, wie es Wissenschaftler mit kleinen Eidechsen getan haben.
Auch das Balz- und Paarungsverhalten ist nur oberflächlich verstanden. Bei den meisten Meeressäugerarten wurden Paarungen noch nie beobachtet, weil sie unter Wasser und an abgelegenen Orten stattfinden. Bei den Arten, die wir beobachtet haben, wie den Großen Tümmlern, gibt es noch viele unbeantwortete Fragen. Mancherorts schließen sich männliche Große Tümmler zusammen, um Weibchen zu isolieren und zur Paarung zu zwingen – manchmal entführen sie die Weibchen wochenlang -, aber es ist nicht bekannt, ob dieses Verhalten in allen Gruppen auf der Welt üblich ist, geschweige denn, ob ähnliche Verhaltensweisen bei anderen Arten regelmäßig auftreten. Wenn aggressive Paarungssysteme üblich sind, dann wäre es sinnvoll, dass sich solche sexuellen Konflikte in der Genitalmorphologie der Tiere widerspiegeln.
Und das scheint es zu sein, was Orbach, Brennan und Kelly auf der Grundlage ihrer Daten zur Kopulationsrekonstruktion herausgefunden haben. „Wenn das Weibchen sich nicht mit einem Männchen paaren will, kann es seinen Körper leicht nach links oder rechts verschieben, so dass der Penis nicht in einem optimalen Winkel steht, was bedeutet, dass er sich früher in einer dieser Scheidenfalten verfängt, so dass die Spermien bei der Ejakulation eine längere Strecke zurücklegen müssen, um das Ei zu befruchten“, erklärt Orbach. „Durch eine geschickte Körperpositionierung könnte das Weibchen also steuern, welche Männchen mit größerer oder geringerer Wahrscheinlichkeit befruchtet werden.“
Das Trio hofft, weitere Arten untersuchen zu können, darunter verschiedene Huftiere – entfernte Cousins von Walen und Delfinen. „Ich hatte vor einiger Zeit die Gelegenheit, einen Nilpferdpenis zu sezieren, und es war erstaunlich, wie sehr er einem Zwergpottwal ähnelte“, erzählte Orbach. „Ich bin wirklich neugierig darauf, wie sich die verschiedenen Umgebungen auf die Penismorphologie ausgewirkt haben und wie viel mit einer gemeinsamen Geschichte zusammenhängt, denn bei den meisten Tieren wissen wir, dass die Genitalien zu den sich am schnellsten entwickelnden Merkmalen gehören.“
Die Forscher erwägen auch, die Endocasts zu verwenden, um biomimetische Vaginas herzustellen – im Grunde genommen Fleshlights für Delfine und andere Meerestiere -, um hoffentlich die Verfahren der künstlichen Besamung zu verbessern. Zuchtanlagen in Gefangenschaft können dazu beitragen, die schwindenden Bestände bedrohter oder gefährdeter Arten zu erhöhen, und manchmal ist eine künstliche Befruchtung erforderlich, um sicherzustellen, dass sich die Tiere sicher und auf eine Weise fortpflanzen, die die genetische Vielfalt fördert. „Etwas, das eine echte Vagina imitiert, indem es bestimmte Strukturen aufweist, die den Penis berühren oder sich natürlicher anfühlen, könnte vielleicht eine bessere Qualität des Ejakulats hervorrufen.“
Eines ist sicher – das Team ist mit der Arbeit an den Fortpflanzungsorganen großer Säugetiere noch lange nicht fertig. „Dies ist der erste Schritt in einem hoffentlich ziemlich langen Forschungsprogramm“, sagte Kelly lächelnd.