Kaksi vuosisataa sitten luonnontieteilijät luulivat ymmärtäneensä matelijoiden kuuloaistin. Heidän mukaansa liskot ja käärmeet luottivat pääasiassa näkö- ja hajuaistiinsa, kun taas sisäkorva vastasi tasapainosta ja muutamasta muusta toiminnasta.
Sisällysluettelo
Tämä siisti kuva on juuri järkkynyt – kirjaimellisesti. Uusi tutkimus osoittaa, että gekkon tasapainoelin toimii myös herkkinä mikrofonina, joka havaitsee maasta välittyvät värähtelyt ja antaa eläimelle salaisen lisäaistin.
Tämä löytö on tärkeä, koska se kirjoittaa osan kuulon evoluutiohistoriasta uusiksi. Se viittaa siihen, että muinainen värähtelyreitti ei kadonnut mihinkään, kun selkärankaiset ryömivät maalle; se vain livisti tieteen tutkasta.
Tokai-gekkonin tutkiminen
Uusi tutkimus keskittyi tokai-gekkoon, sitkeään liskoon, joka tunnetaan kovaäänisestä haukkumisestaan. Sen kallon syvyydessä on sakula, nestetäytteinen pussi, joka on tunnettu jo kauan tasapainoaistimena.
Tutkijat tallensivat huolellisesti hermosignaalit samalla kun aiheuttivat matalataajuisia tärähdyksiä – kuvittele syviä jyrinöitä taajuudella 50–200 Hz. Pussi syttyi.
Nämä taajuudet ovat huomattavasti alempia kuin gekkon korvakalvon tavallisesti havaitsema taajuusalue, mikä viittaa siihen, että eläimellä on kaksi rinnakkaista äänikanavaa: yksi ilmassa kuuluvia ääniä varten ja toinen jalkojen alla täriseviä ääniä varten.
”Korva, sellaisena kuin me sen tunnemme, kuulee ilmassa kulkevan äänen. Mutta tämä ikivanha sisäinen reitti, joka yleensä liittyy tasapainoon, auttaa gekkoja havaitsemaan tärinää, joka leviää esimerkiksi maan tai veden kautta”, selitti tutkimuksen toinen tekijä, Marylandin yliopiston ansioitunut biologian professori Catherine Carr.
”Tämä reitti on olemassa sammakkoeläimillä ja kaloilla, ja nyt on osoitettu, että se on säilynyt myös liskoilla. Tuloksemme valaisevat, kuinka kuulojärjestelmä on kehittynyt kaloissa näkemästämme muotoon maalla eläviin eläimiin, mukaan lukien ihmiset.”
Carr ja hänen kollegansa julkaisivat tuloksensa Current Biology -lehdessä otsikolla ”Tokai-gekkonin värähtelyjen havaitsemiseen käytetty kuuloreitti”. Laboratoriotutkimusta johti tohtori Davay Khan, joka tutki tätä ideaa ensimmäisenä tohtoriopintojensa aikana.
Kuinka jotkut eläimet aistivat värähtelyjä
Sähköiset jäljet kertoivat vain osan tarinasta. Tiimi kartoittaa myös gekkon aivot ja löysi releaseman, joka nimettiin oval vestibular nucleus .
Tämä tasku vastaanottaa tietoa vain sakkuluksesta ja välittää sen sitten ylemmille kuulokeskuksille. Se toimii erillisenä värähtelyväylänä, joka on erillään tavallisesta kuulokudoksesta.
Samanlaisia aivojen ytimiä on löydetty käärmeistä ja muinaisesta uusiseelantilaisesta matelijasta Sphenodon , mikä viittaa koko matelijoiden sukupuun yhteiseen kehityskulkuun.
”Monet käärmeet ja liskot on pidetty ”mykkinä” tai ‘kuurina’ siinä mielessä, että ne eivät tuota ääniä eivätkä kuule niitä”, Han selitti.
”Mutta kävi ilmi, että ne voivat potentiaalisesti kommunikoida värähtelevien signaalien avulla käyttämällä tätä aistikanavaa, mikä todella muuttaa tutkijoiden käsitystä eläinten havainnoinnista yleensä.”
Aavikossa hiekkaan sukeltaavat käärmeet, koloja kaivavat skinkit ja jopa pesissään tömistelevät kilpikonnanpoikaset – ne kaikki voivat vaihtaa tietoa ravistelemalla ympäristöään sen sijaan, että huutaisivat ilmaan.
Tämän uuden aistin kehitys eläimillä
Kalat luottavat sisäkorvan elimiin aistimaan paineaaltoja vedessä, kun taas sammakkoeläimet elävät sekä vedessä että maalla. Gekkojen tutkimukset viittaavat siihen, että varhaisilla nelijalkaisilla oli tuntoa tärinästä maalla ja että ne säilyttivät sen yhdessä tärykalvoon perustuvan kuulon kanssa.
Miljoonien vuosien aikana jotkut linjat ovat hidastaneet kehitystään, mutta toiset, kuten tokai, ovat säilyneet. Tämä sinnikkyys muistuttaa biologeja siitä, että evoluutio usein uudelleenkäyttää vanhoja välineitä sen sijaan, että hylkäisi ne.
”Ajattele, kun olet elävässä rock-konsertissa. Se on niin kova, että voit tuntea koko pään ja kehon värähtelevän äänikentässä. Voit tuntea musiikin, et vain kuulla sitä”, Carr jatkoi.
Marylandin yliopiston biologit ovat havainneet, että gekot käyttävät osaa sisäkorvastaan, pussia, matalataajuisten värähtelyjen havaitsemiseen, mikä antaa uuden käsityksen matelijoiden kuulosta. Tämä löytö voi levitä myös muihin matelijoihin ja muuttaa tutkijoiden näkemystä eläinten viestinnästä ja havainnoinnista. Se viittaa myös mahdollisiin yhteyksiin ihmisten kuulon ja tasapainon välillä. Tokion gekko. Napsauta kuvaa suurentaaksesi sen. Kuva: Duncan Leitch
”Tämä tunne viittaa siihen, että ihmisen tasapainoelimet voivat stimuloitua äänekkäiden konserttien aikana, mikä tarkoittaa, että kuulomme ja tasapainomme voivat olla läheisesti yhteydessä toisiinsa.”
Hänen näkemyksensä on, että omat tasapainoelimet voivat aktivoitua, kun äänet ovat riittävän voimakkaita, hämärtäen rajan tunteen ja kuulon välillä.
Miksi tällä on merkitystä?
”Tämän tutkimuksen vaikutukset ulottuvat reptilien maailmaa pidemmälle”, sanoi Khan. ”Kun paljastamme nämä piilevät mekanismit, saamme myös rikkaamman ja yksityiskohtaisemman kuvan siitä, miten eläimet havaitsevat ympäristönsä ja ovat vuorovaikutuksessa sen kanssa – ja mahdollisesti uuden ymmärryksen omista aistihavainnoistamme.”
Jos tasapainoelin toimii äärimmäisen kovalla äänenvoimakkuudella, se voi vaikuttaa tasapainohäiriöiden tai korvien soimisen hoitoon.
Maanjäristysantureita tai vedenalaisia mikrofoneja suunnittelevat insinöörit voivat myös ottaa oppia pussin hienoista karvasoluista.
Luonto ei lakkaa hämmästyttämästä
Nyt tiedetään, että luolien seinille kiinni tarttuvat gekot aistivat lähestyvien askelten heikon värinän. Kuolleiden lehtien päällä liukuvat käärmeet aistivat todennäköisesti saaliin liikkeen. Ja ihmiset, jotka irrottavat itsensä täyteen ahdetuista areenoista, saattavat käyttää ikivanhaa sisäistä aistia, jota harvoin tunnistamme.
Uusi tutkimus avaa laajemman näkemyksen siitä, kuinka selkärankaiset seuraavat ympäröivää maailmaa – korvien ja luiden avulla.
Virittäytymällä hiljaiseen värähtelyjen kieleen tutkijat avaavat aistien mosaiikin, joka on satoja miljoonia vuosia vanha.
Koko tutkimus on julkaistu Current Biology -lehdessä.
