Het moeilijkste aan het bestuderen van de voortplantingsanatomie van zeezoogdieren met behulp van organen die bij overleden dieren zijn verzameld, is misschien wel dat ze niet op een eenvoudige manier een erectie kunnen krijgen.
Het postmortaal opblazen van menselijke penissen is een relatief onbeduidende taak, zegt Diane Kelly, assistent-professor aan de Universiteit van Massachusetts en expert op het gebied van het opblazen van penissen. Zoals de meeste zoogdieren zijn menselijke penissen meestal vlezig, met veel vasculaire ruimte waar bloed in kan stromen om de slappe structuur stijf te maken door de druk van de turgor. Maar walvis en dolfijn penissen zijn een stuk taaier – letterlijk.
“Het is eigenlijk een hele uitdaging om de penissen van walvisachtigen kunstmatig op te blazen,” vertelde ze me. Ja, de grootte maakt het moeilijk – er is veel meer zoutoplossing nodig om een grote penis te vullen dan een kleine – maar het is meer dan dat. “Ze hebben een zogenaamde ‘fibroelastische’ penis,” legde ze uit, wat betekent dat hun penisweefsel “veel collageen bevat, en dat maakt de penis, zelfs als hij slap is, erg stijf en minder rekbaar.”
Het vinden van een manier om dit moeilijke probleem te omzeilen is een groot deel van de reden waarom Dara Orbach en Patricia Brennan Kelly bij het project hebben betrokken. Het doel: de eerste 3-D CT-scans maken van gesimuleerde geslachtsgemeenschap van een zeezoogdiersoort met echte, post-mortem genitaliën – scans die zojuist zijn gepubliceerd in een artikel in Proceedings of the Royal Society B.
Orbach, een postdoctoraal medewerker aan Dalhousie University en onderzoeksmedewerker aan Mount Holyoke College, had de vagina’s al klaar. Ze wist al dat de vagina’s van zeezoogdieren veel complexer zijn dan iedereen denkt – veel labyrintische zakken, plooien en kronkels, waarvan Orbach vermoedt dat ze de vrouwtjes helpen het vaderschap te controleren. “Maar toen ik steeds meer voortplantingsorganen begon te ontleden en naar deze verbazingwekkende vaginale variabiliteit keek die nog nooit eerder was gedocumenteerd, realiseerde ik me dat dit waarschijnlijk op de een of andere manier was meegeëvolueerd met de penis,” zei Orbach. Dat betekende dat om de vagina’s van de dieren te begrijpen, ze de bijbehorende penissen nodig had om te zien hoe ze tijdens de geslachtsgemeenschap in elkaar pasten.
Orbach wendde zich tot Brennan, een genitale expert aan het Mount Holyoke College die bekend staat om haar werk aan eenden (en hun angstaanjagende penissen), en samen maakten ze met een lijmpistool en siliconen modellen, ‘endocasts’ genaamd, van vagina’s uit Orbachs verzameling van 140 ingevroren genitaliën van zeezoogdieren (allemaal verzameld van dieren die een natuurlijke dood gestorven waren). Daarna schakelden ze Kelly in voor haar expertise op het gebied van het opblazen van penissen.
“Het meeste wat ik heb gedaan is echt klein – gordeldieren, ratten en muizen, woelmuizen en andere kleine dingen – waar je gewoon een klein spuitje en een heel klein beetje druk nodig hebt en je krijgt je erecte morfologie heel snel,” legde Kelly uit. De dongs van walvisachtigen waren “een heel andere zaak.”
“We hebben het niet over de grootte van een hand – we hebben het over de grootte van een arm, afhankelijk van de soort,” voegde Orbach eraan toe (“We hebben een orka gedaan, die groter was dan de tafel”). Het opblazen van de zeezoogdieren vereiste dus creativiteit. Na wat voorwerk (zo kwam ze er op de harde manier achter dat plastic biervaten niet geschikt zijn voor druk), was Kelly’s uiteindelijke ontwerp een gebruikt biervat van $35, gevuld met zoutoplossing en aangepast zodat ze er stikstofgas in kon pompen om een optimale injectiedruk te bereiken. “
Eenmaal volgepompt met vloeistof, werden de penissen afgebonden en geweekt in formaline om ervoor te zorgen dat ze hun opgeblazen vorm zouden behouden. Toen was het tijd om de magie te laten gebeuren. “Door te kijken naar de vorm van de vaginale endocasts en de vorm van de penis, konden we bepalen welke we dachten dat het beste zou zijn voor copulatie,” legde Orbach uit. “Toen hebben we de opgeblazen penissen in de vagina gelegd, ze aan elkaar genaaid, ze in jodium gedrenkt zodat ze vrij goed gekleurd zouden zijn, en toen hebben we er C.T. scans van gemaakt om te kijken hoe ze in elkaar passen.”
De resultaten – met dank aan radioloog Mauricio Solano – zijn ronduit oogverblindend.
In totaal waren ze in staat om geslachtsgemeenschap te simuleren voor vier soorten zeezoogdieren: bruinvissen (Phocoena phocoena), gewone tuimelaars (Tursiops truncatus), kortsnavelige gewone dolfijnen (Delphinus delphis), en gewone zeehonden (Phoca vitulina) – dat waren de enige soorten waarvoor ze mannelijke en vrouwelijke voortplantingsorganen van hoge kwaliteit hadden (helaas hadden ze geen intacte orka vagina om te koppelen aan de groter-dan-tafelgrote penis). Ze waren ook in staat om digitale 3D-modellen van de penissen en vagina’s te maken en verschillende rotaties en posities te simuleren om de diepst mogelijke penetratie te bepalen.
De verschillen in voortplantingsanatomie tussen de soorten waren indrukwekkend. Bruinvissen, ondanks het feit dat ze de kleinste soort waren, hadden de grootste penissen. “Een penis van een bruinvis in erectie reikt tot aan zijn kin – of, waar zijn kin zou zijn, als het geen zeezoogdier was,” zei Kelly. En hun vagina’s zijn de meest complexe van de vier, met “een heleboel spiraalvormige plooien,” legde Orbach uit, “die maar rond blijven draaien … een beetje als een kurkentrekker.”
Maar het echt fascinerende deel was dat de scans onthulden hoe de vaginale complexiteit de penetratie van de penis kon beperken. “Dit bevestigde dat er een antagonistische co-evolutie is,” zei Orbach. Dat suggereert dat de plooien de dieren in staat stellen het vaderschap te controleren, hoewel verdere analyses nodig zullen zijn om die hypothese te bevestigen.
Wanneer het erop aankomt, weten we heel weinig over het paren van zeezoogdieren, vooral walvisachtigen. We hebben geobserveerd hoe tuimelaars het doen in gevangenschap en in het wild, maar er is geen manier om gemakkelijk te visualiseren wat er intern gebeurt tijdens de paring. We kunnen ontucht plegende dolfijnen niet gewoon met een flits bevriezen om te onderzoeken waar alles zich bevindt tijdens de geslachtsgemeenschap, zoals wetenschappers hebben gedaan met kleine hagedissen.
Zelfs balts- en paringsgedrag wordt slechts oppervlakkig begrepen. Bij de meeste zeezoogdiersoorten zijn paringen nooit waargenomen omdat ze onder water en op afgelegen plaatsen plaatsvinden. Bij de soorten waar we wel getuige van zijn geweest, zoals tuimelaars, zijn er nog veel onbeantwoorde vragen. Op sommige plaatsen vormen mannelijke tuimelaars coalities om vrouwtjes te isoleren en paringen af te dwingen – soms ontvoeren ze de vrouwtjes voor weken aan een stuk – maar het is niet bekend of dit gemeenschappelijk gedrag is in alle scholen over de hele wereld, laat staan of soortgelijk gedrag regelmatig voorkomt bij andere soorten. Als agressieve paringssystemen gebruikelijk zijn, dan zou het logisch zijn dat dergelijke seksuele conflicten worden weerspiegeld in de genitale morfologie van de dieren.
En dat lijken Orbach, Brennan en Kelly ook te hebben gevonden, op basis van hun copulatie-reconstructiegegevens. “Als het vrouwtje niet met een mannetje wil paren, kan ze in staat zijn om haar lichaam subtiel iets naar links of rechts te verschuiven, zodat de penis niet in een optimale hoek staat, wat betekent dat hij eerder in een van deze vaginale plooien terechtkomt, zodat wanneer het sperma wordt geëjaculeerd het een langere afstand zou hebben om af te leggen om de eicel te bevruchten,” legde Orbach uit. “Dus door subtiele lichaamspositionering zou het vrouwtje kunnen bepalen welke mannetjes meer of minder kans hebben om te bevruchten.”
Het trio hoopt naar meer soorten te kijken, waaronder verschillende hoefdieren – verre neven van walvissen en dolfijnen. “Ik had een tijdje geleden de kans om een penis van een nijlpaard te ontleden, en het was verbazingwekkend hoeveel het leek op een dwerg potvis,” vertelde Orbach. “Ik ben echt nieuwsgierig naar hoe de verschillende omgevingen de penismorfologie hebben beïnvloed, en hoeveel verband houdt met een gedeelde geschiedenis, omdat we bij de meeste dieren weten dat genitaliën een van de snelst evoluerende kenmerken zijn.”
Ze overwegen ook om de endocasts te gebruiken om biomimetische vagina’s te maken – in wezen vleespluggen voor dolfijnen en andere zeediersoorten – om hopelijk kunstmatige inseminatieprocedures te verbeteren. Faciliteiten voor het fokken in gevangenschap kunnen helpen de slinkende aantallen van bedreigde of met uitsterven bedreigde soorten te vergroten, en kunstmatige inseminatie is soms nodig om ervoor te zorgen dat de dieren zich veilig voortplanten en op een manier die de genetische diversiteit versterkt. “Iets dat een echte vagina zou nabootsen, in termen van het hebben van bepaalde structuren die de penis zouden raken of natuurlijker zouden aanvoelen, zou misschien een ejaculaat van betere kwaliteit kunnen opwekken.”
Eén ding is zeker – het team is nog lang niet klaar met het werken met voortplantingsorganen van grote zoogdieren. “Dit is de eerste stap in wat hopelijk een vrij lang onderzoeksprogramma zal zijn,” zei Kelly, glimlachend.