Wenn Sie sich Teile des Kreislaufsystems von Walen und Delfinen ansehen, könnten Sie denken, dass Sie ein Gemälde von Jackson Pollock betrachten, keine Blutgefäße. Diese Wale haben besonders dichte, komplexe Netzwerke von Blutgefäßen, die hauptsächlich mit dem Gehirn und der Wirbelsäule verbunden sind, aber die Wissenschaftler wussten nicht warum. Eine neue Analyse legt nahe, dass die Netzwerke die Gehirne der Wale vor den Blutdruckstößen schützen, die die Tiere ertragen, während sie tief im Ozean tauchen, berichten Forscher am 23. September Wissenschaft.
Wale und Delfine „haben diese wirklich erstaunlichen vaskulären Anpassungen durchlaufen, um ihr Gehirn zu unterstützen“, sagt Ashley Blawas, Meereswissenschaftlerin am Duke University Marine Lab in Beaufort, NC, die nicht an der Forschung beteiligt war.
Die Blutgefäßnetze, die Retia mirabilia genannt werden, was „wunderbare Netze“ bedeutet, sind neben Walen auch bei einigen anderen Tieren vorhanden, darunter Giraffen und Pferde. Aber die Netzwerke werden nicht in anderen aquatischen Wirbeltieren gefunden, die sich anders bewegen als Wale, wie zum Beispiel Robben. Wissenschaftler hatten daher vermutet, dass die Retia mirabilia der Wale eine Rolle bei der Kontrolle von Blutdruckstößen spielt.
Wenn Wale und Delfine tauchen, bewegen sie ihren Schwanz wellenförmig auf und ab, was zu Blutdruckstößen führt. Landtiere, die ähnliche Schwankungen erfahren, wie galoppierende Pferde, können einen Teil dieses Drucks durch Ausatmen abbauen. Aber einige Wale halten den Atem an, um für längere Zeit zu tauchen (SN: 23.09.20). Ohne eine Möglichkeit, diesen Druck abzubauen, könnten diese Explosionen Blutgefäße zerreißen und andere Organe, einschließlich des Gehirns, schädigen.
In der neuen Studie verwendeten die Biomechanik-Forscherin Margo Lillie von der University of British Columbia in Vancouver und Kollegen Daten zur Morphologie von 11 Walarten, um ein Computermodell zu erstellen, das die Retia mirabilia der Tiere simulieren kann. Es zeigte sich, dass die Arterien und Venen in diesem Gewirr von Blutgefäßen sehr eng beieinander liegen und manchmal sogar miteinander verbunden sein können. Dadurch könnte die Retia mirabilia die beim Tauchen entstehenden Blutdruckunterschiede ausgleichen, etwa durch Umverteilung der Blutpulse von Arterien zu Venen und umgekehrt. Auf diese Weise beseitigen oder schwächen die Netzwerke riesige Blutdruckstöße, die sonst das Gehirn erreichen und verwüsten könnten.
Die Netzwerke „gleichen die [blood flow] auf eine Art und Weise, dass das Blut in der Vene nie verloren geht und es nicht in sich zusammenfällt und dass das arterielle Blut nicht sehr schnell ins Gehirn schießt“, sagt die Meeresbiologin Tiffany Keenan von der Universität von North Carolina Wilmington, der nicht an der Studie beteiligt war. „Es ist wirklich gut zu wissen, was wir uns immer gefragt haben, aber niemand konnte es zeigen.“
Dennoch ist die Untersuchung von Walen aufgrund ihres geschützten Status und des begrenzten Zugangs zu Proben, die normalerweise von gestrandeten Tieren stammen, schwierig, sagen Forscher. Aus diesem Grund besteht eine Einschränkung der neuen Studie darin, dass die Forscher Daten von verschiedenen Arten eingeben mussten, um ihr Modell zu erstellen.
„Sie nehmen ein bisschen von hier und ein bisschen von dort, mischen einen Delphin mit einem Beluga-Wal mit einem Schnabelwal – es ist eine Art Steppdecke“, sagt Andreas Fahlman, Meereswissenschaftler an der Oceanogràfic Foundation in Valencia. Spanien, der nicht an der Studie beteiligt war.
Infolgedessen fehlen dem Modell möglicherweise wichtige Aspekte, die für andere Arten spezifisch sein könnten, die einzigartige Anatomien haben und sich sogar anders bewegen, wobei einige näher an der Oberfläche bleiben oder andere tiefer tauchen. Ein genauerer Blick auf das Kreislaufsystem von Walen und Delfinen, vielleicht unter Verwendung nicht-intrusiver Techniken wie Sensoren, die Blutfluss und Druck messen können, kann helfen zu bestätigen, dass das Rechenmodell die Dynamik des realen Lebens widerspiegelt.