Rorquals-stopper beschermt walvissen tegen inslikken

Ze spugen meer dan wie dan ook: een onderzoek werpt nu licht op hoe reptielen voorkomen dat water hun luchtwegen binnendringt wanneer ze op hun prooi jagen. Onderzoekers hebben bij zeezoogdieren een vlezige plug ontdekt die de luchtwegen blokkeert tegen de enorme waterdruk tijdens het voeren. Daarna gaat het omhoog om te slikken, waarbij het de bovenste luchtwegen blokkeert, maar de weg naar de keelholte opent. Onderzoek toont aan dat dit is hoe voedsel de slokdarm binnenkomt, terwijl het strottenhoofd sluit om de onderste luchtwegen te beschermen.

Bultrug, gewone vinvis … En het grootste dier van allemaal – de blauwe vinvis: de gigantische afmetingen van vertegenwoordigers van rorquals (Balaenopteridae) zijn afhankelijk van een zeer actief dieet. Zeereuzen zwemmen met hoge snelheid in zwermen kleine prooien, openen hun mond en zuigen voedsel samen met een enorme hoeveelheid water in hun flexibele keelzak. Vervolgens persen ze de inhoud met hun tong door balen, die als een zeef voedsel uit het uitstromende water filteren. Dan kunnen de walvissen de vangst inslikken.

Hoe houd je je keel dicht?

Het was al duidelijk dat zeezoogdieren mechanismen voor dit systeem moeten hebben die vissen niet nodig hebben, omdat het bekend is dat walvissen lucht inademen. Zoals alle zoogdieren moeten ze ervoor zorgen dat er niets in de luchtwegen terechtkomt tijdens het eten, omdat de ingangen van de slokdarm en de luchtpijp zich aan de achterkant van de keelholte bevinden. Dit vormt een bijzondere uitdaging voor walvissen, omdat de weefsels worden onderworpen aan enorme drukbelastingen door de enorme hoeveelheden water die snel in hun mond stromen. Hoe de zeereuzen het probleem oplosten, was voorheen onduidelijk.

Om deze kennislacune op te vullen, voerden onderzoekers onder leiding van Kelsey Gill van de University of British Columbia in Vancouver anatomische studies uit op gewone vinvissen. “Het is onmogelijk om dit bij levende walvissen te bestuderen, dus we vertrouwden op weefsels van overleden walvissen en gebruikten wat bekend staat als functionele morfologie om de relatie tussen de structuren en hun functies te beoordelen”, legt Gill uit. Dus het team nam de anatomie van de kaken van een walvis nog eens nader onder de loep. Ze manipuleerden ook verschillende elementen en registreerden de richtingen van spiervezels om de volgorde van beweging door het leven van de dieren te volgen.

Ontdek de structuur van de componenten

De meest verrassende bevinding was de aanwezigheid van een voorheen onbekende structuur in het overgangsgebied van de mond-keelholte van de walvis: “We noemen deze structuur de ‘labiale plug’ omdat onze resultaten aantonen dat dit element het kanaal tussen de mond en de keelholte blokkeert. Dit betekent dat het de luchtwegen beschermt wanneer de walvis op zijn prooi afstormt. “Deze structuur is waarschijnlijk aanwezig in alle reptielen”, zegt Gill. Volgens onderzoek is de obturator gemaakt van spier- en vetweefsel en behoort hij tot het zachte gehemelte van de vin De vorm doet denken aan een gigantische huig.

Volgens de resultaten van het onderzoek verstopt de plug meestal constant de keel van walvissen. Dit voorkomt dat de prooi, nog vermengd met water, tijdens het voeren op de slokdarm drukt. De resultaten laten zien dat de tampon dit pad alleen vrijgeeft bij inslikken. Hiervoor beweegt hij heen en weer. Dan blokkeert het de toegang tot de bovenste luchtwegen, aan de uiteinden waarvan de neusgaten van de walvis kunnen worden afgesloten, maar opent het de weg voor voedsel. Net als onze keel neemt het strottenhoofd dan de sluitfunctie over om de lagere luchtwegen af ​​te sluiten, zo blijkt uit de analyses van de onderzoekers.

Zoals ze uitleggen, is de structuur van dergelijke orale componenten bij geen enkel ander dier bekend. “Dit element is waarschijnlijk een beschermend skelet dat alleen bij reptielen voorkomt en is speciaal gemaakt om enorme hoeveelheden water en prooien op te nemen”, zegt Gill. Ten slotte verzekert de wetenschapper dat deze resultaten eens te meer aantonen dat er nog veel is dat we niet weten over walvissen. Blijkbaar geldt dit nog steeds voor de keelholte van reuzen: dus nu wil het team zich blijven inzetten voor de realisatie ervan.

Bron: University of British Columbia, professioneel artikel: Huidige biologie, doi: 10.1016/j.cub.2021.12.040

© wissenschaft.de – Martin Vieweg