16.11.2012

Кузнечики оказались обладателями почти человеческих «ушей»

Учёные нашли в органах слуха тропических кузнечиков аналог системы слуховых косточек млекопитающих. У насекомых роль таких косточек выполняют листки кутикулы, передающие колебания со слуховой перепонки в жидкость, окружающую рецепторные клетки.

В нашем ухе — как, впрочем, в ухе любого млекопитающего — можно выделить три части: барабанную перепонку, систему слуховых косточек и улитку внутреннего уха с чувствительными клетками. Звуковые колебания передаются на барабанную перепонку из воздуха, а улитка заполнена жидкостью, обеспечивающей среду для рецепторных клеток. Если бы колебания передавались непосредственно в жидкость внутреннего уха, они теряли бы много энергии и не смогли бы подействовать на слуховые рецепторы. И слуховые косточки — молоточек, стремя и наковальня — как раз и нужны для того, чтобы по возможности без потерь перенести колебания из воздуха в жидкость. У других позвоночных система слуховых косточек проще, но принцип действия тот же.

Но, как оказалось, похожие структуры есть не только у позвоночных. Исследователи из британских университетов Линкольна и Бристоля обнаружили сходную систему передачи звуковых колебаний у тропических кузнечиков. У этих насекомых, как известно, органы слуха находятся на ногах — там у них и барабанная перепонка, и сенсорные клетки. Однако зоологи долго не могли понять, как кузнечики решают проблему передачи колебаний из воздуха в жидкость. Выясняется, как и люди. В статье, появившейся в журнале Science, исследователи описывают структуру, напоминающую систему слуховых косточек, обнаруженную у углокрылых кузнечиков Copiphora gorgonensis из лесов Колумбии.

Возникает вопрос, почему об этой структуре до сих пор никто не знал? Ведь кузнечики изучены вдоль и поперёк. Однако структура эта настолько крохотная (всего несколько сот микрон) и настолько чувствительная, что при обычной энтомологической «разделке» насекомого шансов уцелеть у неё нет. Увидеть её позволили лишь современные методы вроде компьютерной томографии, которые не требуют расчленения тканей. Исследователи описывают эту структуру как конусообразную полость, лежащую позади слуховой перепонки насекомого. Полость заполнена жидкостью, а её стенку, обращённую к слуховой мембране, как бы пронзает тонкий листок кутикулы. Листок делится надвое в том месте, где он проходит через стенку полости, и обе части подвижно соединены друг с другом, будто шарниром. Когда слуховая перепонка начинает вибрировать, то более короткий кусочек кутикулы, который контактирует с ней, передаёт эти вибрации более длинному, лежащему внутри полости, в масляной жидкости, которая эту полость заполняет. Вибрации через жидкость достигают чувствительных клеток.

Разумеется, такая система передачи сигнала менее совершенна, чем система из трёх слуховых косточек, которая сформировалась у зверей, и слух у кузнечиков поэтому не слишком острый. Однако наибольший интерес тут вызывает не сравнительная острота слуха, а сходство эволюционных путей между позвоночными и беспозвоночными: одна и та же инженерно-акустическая проблема была решена почти одинаково, несмотря на очевидную разницу между кузнечиками и млекопитающими.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. compulenta.computerra.ru