Superschnelle Muskeln Helfen Fledermäusen Mit Hohem Buzz

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Wenn eine fledermaus ihre beute anstößt, erhöht sie ihre echo-lokalisierungsanrufe auf raten von mehr als 160 anrufen pro sekunde - ein phänomen, das als das summen des terminals bekannt ist. Nun haben forscher herausgefunden, dass fledermäuse auf eine seltene gruppe superschneller muskeln angewiesen sind, die sich zusammenziehen können

Die hohen Rufe der Fledermäuse, die durch Insekten gefüttert werden, haben ihren Ursprung in einer Reihe superschneller Muskeln im Kehlkopf der Fledermaus. Damit ist diese Spezies das erste Säugetier, das solche superschnellen Muskeln trägt, die bisher nur bei bestimmten Schlangen und Fischen zu sehen waren.

"Die Begeisterung, die von diesen superschnellen Muskeln getragen wird, ist für die Entwicklung von Fledermäusen sehr wichtig", sagte Studienforscher Coen Elemans von der University of Southern Denmark gegenüber WordsSideKick.com. "Die beiden Dinge, von denen wir glauben, dass Fledermäuse sehr erfolgreich sind, sind Flucht und Echoortung."

Etwa 70 Prozent der lebenden Fledermäuse telefonieren mit ihrem Kehlkopf, einschließlich eines ausgeprägten Summens. Sie verwenden die Anrufe, um die Umgebung zu "sehen" und fliegende Insekten durch Hören der Echos aufzuspüren und zu erfassen (eine Fähigkeit, die als Echoortung bezeichnet wird). Bei jedem Anruf wird ein Bild der Umgebung der Fledermäuse erzeugt. Durch das Zusammenfügen dieser Bilder über die Zeit können sie die Bewegung sehen. Wenn möglich, wäre es für die Fledermaus vorteilhaft, "Schnappschüsse" der Umgebung so schnell wie möglich zu machen, so dass das "Video" weicher ist.

Superschnelle Anrufe

Nahaufnahme eines Daubenton-Schlägers.

Nahaufnahme eines Daubenton-Schlägers.

Bildnachweis: Knud Ladegaard Pedersen

Fledermäuse machen diese Anrufe, die so hoch sind, dass der Mensch sie nicht einmal mehr als 190 Mal pro Sekunde (alle 6 Millisekunden) hören kann. Die Forscher wollten herausfinden, welche Möglichkeiten die Fledermäuse einschränkten, um diese Anrufe noch schneller zu machen: Waren sie nicht in der Lage, die Informationen zu verarbeiten? Würden sich die Anrufe und Echos überschneiden? Oder waren die Fledermäuse physisch nicht in der Lage, die Anrufe schneller zu machen?

Die Forscher nahmen mit Myotis daubentonii Fledermäuse in ein Gehäuse mit hochempfindlichen Mikrofonen. Sie testeten, wie lange es dauerte, bis die Echos von der Beute der Fledermaus zurückkehrten, um zu sehen, wie häufig die Fledermäuse anrufen konnten, bevor sich die Geräusche überlappten. Die Forscher fanden heraus, dass die Echos die Fledermäuse in etwa 1 Millisekunde erreichen; Damit sich die Anrufe überschneiden, müsste der Schläger mindestens 400 Anrufe pro Sekunde tätigen. Das hindert sie also nicht.

Als nächstes testeten sie die Leistung der Muskeln, die die Stimmbänder des Schlägers kontrollieren, und fanden heraus, dass sich die Muskeln nicht schneller als 190 Kontraktionen pro Sekunde bewegen konnten. Die Rate musste etwa 190 Anrufe pro Sekunde machen. "Sie leisten eine gute Leistung bis zur Anrufrate, aber nicht darüber hinaus", sagte Elemans. "Sie waren der limitierende Faktor dafür, wie schnell Fledermäuse Anrufe produzieren können."

Die Muskeln ziehen sich ungefähr 100-mal schneller zusammen als die Beinmuskeln eines Menschen. Sie sind die ersten superschnellen Muskeln, die bei Säugetieren entdeckt wurden. Es wurde gefunden, dass andere das Klappern der Klapperschlange und die klanggebende Qualität der Schwimmblase des Krötenfisches (der schnellste Muskel bei Wirbeltieren) kontrollieren. Die superschnellen Muskeln scheinen sich bei diesen Tieren separat entwickelt zu haben, obwohl sie alle auf den gleichen Basislinien-Anpassungen an normalen Muskelformen basieren könnten, sagten die Forscher.

Schnelle Fledermäuse ziehen

Schließen Sie etwa 0,2 mm des Larynxmuskels der Fledermaus ab, der sich 160 Mal pro Sekunde zusammenzieht. Zwei dunkle Karbonperlen sind sichtbar und werden zur automatisierten Verfolgung der Muskelbewegung verwendet. Die Lichtblitze treten alle 0,3 Millisekunden auf und werden durch die Lichtquelle verursacht. Dieser Film wird 700 Mal verlangsamt. Bildnachweis: Coen Elemans

Die superschnellen Muskeln haben viele spezielle Faktoren, die es ihnen ermöglichen, sich mit dieser Geschwindigkeit zusammenzuziehen. Ihre Zellen haben zusätzliche Energie erzeugende Organellen, sogenannte Mitochondrien, und zusätzliche Calcium-Shuttling-Proteine, die es ihnen ermöglichen, sich häufiger zusammenzuziehen.

Sie haben wahrscheinlich auch eine andere Art von Myosin, das Protein, das die kontrahierenden Teile der Muskelzellen ausmacht. Die Forscher untersuchen derzeit, was mit diesem Myosin diesen superschnellen Muskeln ermöglicht, sich mit einer so hohen Frequenz zusammenzuziehen. Um zu verstehen, wie diese leistungsstarken Muskeln funktionieren, könnten wir verstehen, was bei Erkrankungen normaler Muskeln schief geht, sagte Elemans gegenüber WordsSideKick.com.

Es ist auch wichtig zu beachten, dass diese Muskeln zwar sehr schnell kontrahieren können, sich aber nicht mit viel Kraft zusammenziehen. Die Fledermäuse nutzen die Muskeln, um Spannung in den Stimmbändern zu erzeugen. Hier ist schnelle Bewegung gefragt, aber keine Kraft.

Die Studie wurde in der 30. September-Ausgabe der Zeitschrift Science veröffentlicht.

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Luftangriff von Daubentons Fledermaus (Myotis daubentonii) auf einen Mehlwurm zehnmal verlangsamt. Kurz bevor die Fledermaus ihre Beute fängt, hören Echoaufrufe auf.


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