Kleine Katydid-Ohren Sehen Bemerkenswert Menschlich Aus

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Trotz unserer außerordentlich distanzierten evolutionären beziehung haben menschen und katydiden ähnliche ohren entwickelt.

Ihre Ohren sind vielleicht auf den Beinen, aber Katydiden hören viel wie Menschen, wie eine neue Studie zeigt.

Obwohl die Abstammungslinien von Insekten und Säugetieren vor einer erstaunlich langen Zeit auseinandergingen, selbst für die evolutionäre Skala, haben sich unsere Ohren auf bemerkenswert ähnliche Weise entwickelt. Die Ergebnisse könnten für die Entwicklung von Miniatur-Schallsensoren nützlich sein, sagte Daniel Robert, ein Bionanowissenschaftler an der University of Bristol in Großbritannien.

"Es ist ein kleiner Durchbruch für uns, denn jetzt wissen wir, dass es Ohren gibt, die solch eine verfeinerte Analyse [von Klang] durchführen können und dennoch so klein und so einfach sind", sagte Robert gegenüber WordsSideKick.com.

Katydid Ohren

Robert und seine Kollegen konzentrierten sich auf das südamerikanische Katydid Copiphora Gorgonensis, ein orangefarbenes Insekt, das Geräusche hören kann, deren Frequenz zwischen 5.000 und 50.000 Hertz liegt. Im Vergleich dazu kann der Mensch zwischen 20 und 20.000 Hertz hören. Diese Katydiden singen bei etwa 23.000 Hertz, im Ultraschall oder oberhalb des menschlichen Hörbereichs.

Die Ohren von C. gorgonensis sind weniger als einen Millimeter lang. Als die Studienforscher sie öffneten, fanden sie Trommelfelle oder Trommelfellmembranen - im Gegensatz zu uns haben die Katydiden zwei pro Ohr, sagte Robert. Zu ihrer Überraschung fanden sie ein mit Flüssigkeit gefülltes Vesikel im Ohr, ein bisher unentdecktes Organ. Die Herausforderung, sagte der Mitautor der Studie, Fernando Montealegre-Zapata, der jetzt Dozent an der University of Lincoln ist, bestand darin, dass das Vesikel der Erkundung widerstand. Als sie es öffneten, platzte es.

"Das gesamte System explodiert", sagte Montealegre-Zapata gegenüber WordsSideKick.com.

Das Vesikel stand eindeutig unter Druck. Mit einer Reihe von Techniken, von empfindlichen Mikroskopen bis hin zur Röntgenmikro-Computertomographie (CT, eine ähnliche Technik wie in der Humanmedizin), gelang es den Forschern, die Struktur des gesamten Katydid-Ohrs zu rekonstruieren, ohne das unter Druck stehende Vesikel öffnen zu müssen. Sie fanden heraus, dass es unserem eigenen sehr ähnlich sieht. [7 Wege, wie Tiere sich wie Menschen verhalten]

Menschen vs. Katydiden

Das menschliche Ohr besteht aus drei Teilen: dem Trommelfell, das vibriert, wenn Schallwellen darauf schlagen; die Gehörknöchelchen, winzige Knochen, die diese Schwingungen übertragen und verstärken, so dass sie zum dritten Teil übertragen werden können; und die Cochlea, eine flüssigkeitsgefüllte Spirale, in der Tausende haarähnlicher Zellen untergebracht sind, die die Schwingungen zur Verarbeitung an das Gehirn übertragen. Ohne die Gehörknöchelchen wären die Vibrationen sonst gedämpft, wenn sie aus der Luft in die wässrige Cochlea gelangen.

Sowohl Katydiden als auch Menschen haben dreiteilige Ohren.

Sowohl Katydiden als auch Menschen haben dreiteilige Ohren.

Kredit: Wissenschaft / AAAS

Katydiden haben ein ähnliches System. Ihr doppeltes Trommelfell überträgt die Vibrationen auf eine Platte, die wie ein Hebel arbeitet, und erhöht die Kraft, sodass die Vibrationen auf das mit Flüssigkeit gefüllte Vesikel übertragen werden können, eine einfachere Version unseres eigenen Gehörknöchelchensystems. Das Vesikel selbst ist wie eine vereinfachte Cochlea. Es ist nicht aufgewickelt, eher wie ein "verlängerter Ballon", sagte Robert, als eine Schneckenschale, und es hat weit weniger sensorische Haarzellen als die menschliche Cochlea.

Katydids benötigen wahrscheinlich ein empfindliches Hörsystem, weil sie im selben Bereich singen wie die echogebenden Anrufe ihrer größten Raubtiere, Fledermäuse. Robert sagte, Katydids müssten also in der Lage sein, zwischen dem Klang eines ankommenden Jägers und dem Klang eines singenden Partners zu unterscheiden.

"Wenn Sie ein männliches Katydid sind und Ihr Herz auf dem Blatt singen, um das Weibchen anzuziehen, und eine Fledermaus mit Echolokalisierung in den gleichen Frequenzen wie Sie herumfliegt, besteht dort die Möglichkeit der Verwirrung", sagte Robert. "Wenn der Schläger dich findet, hört die Verwirrung auf, weil du stirbst."

Die Forscher untersuchen nun die Ohren anderer Insekten, einschließlich eines eng verwandten Katydids, das mit erstaunlich hohen 150 Kilohertz (150.000 Hertz) singt, dem Ultraschall-Sänger eines bekannten Organismus. Die Wellenlänge solcher Töne ist so kurz, dass die Katydiden über ultraschallempfindliche Ohrstrukturen verfügen müssen, um sie über Entfernungen aufzufangen, so Montealegre-Zapata. Letztendlich planen die Forscher, extrem kleine, extrem empfindliche Mikrofone und Tonsensoren zu entwickeln.

"Die nächste Stufe besteht darin, mit den Werkzeugen der Nanotechnologie einen Sensor herzustellen, der einen halben Millimeter Durchmesser hat und die gleiche Aufgabe erfüllt", sagte Robert.

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