Слух много раз развивался независимо в животном мире и играет важную роль у различных насекомых и позвоночных животных для общения и обнаружения хищников. Среди насекомых уши кузнечиков уникальны, поскольку у них развились компоненты наружного, среднего и внутреннего уха, аналогичные по своим биофизическим принципам уху млекопитающих.
В новом исследовании палеонтологи из Университета Линкольна и других стран реконструировали геометрию компонентов внешнего уха и крыльев Eomortoniellus Handlirschi , исключительно хорошо сохранившегося кузнечика, окаменелого в куске балтийского янтаря возрастом 44 миллиона лет. Они обнаружили, что Eomortoniellushandlirschi общается на пиковой частоте 32 кГц, и продемонстрировали, что ухо биофизически настроено на этот сигнал и обеспечивает слух при более высоких частотах ультразвука (более 80 кГц), вероятно, для улучшения обнаружения хищников. Результаты показывают, что эволюция уникального уха кузнечиков с его широкополосной ультразвуковой чувствительностью и биофизическими свойствами, аналогичными ушам млекопитающих, возникла в эпоху эоцена. Статья команды была опубликована в журнале Current Biology.
Около 44 миллионов лет назад взрослый самец Eomortoniellus Handlirschi застрял в сосновой смоле, которая затвердела, покрывая насекомое. Образец янтаря был обнаружен в 1936 году на территории, тогда известной как Восточная Пруссия, Германия.
КТ-сканирование насекомого показало, что сок попал в ушной канал кузнечика, расположенный на внутренней стороне его ног. Благодаря соку внутри нежная структура уха насекомого хорошо сохранилась.
«Это открытие было бы невозможно без такого хорошо сохранившегося кузнечика, что подчеркивает, насколько важны музейные коллекции для обнаружения подобных экземпляров», — сказал доктор Чарли Вудроу. «Этот кузнечик застыл во времени в решающий момент гонки вооружений между эхолокационными хищниками и насекомыми».
Незадолго до того, как это животное было окаменело, летучие мыши развили способность к эхолокации, которая, возможно, заставила кузнечиков издавать звуки на более высоких частотах. В то же время их уши адаптировались, чтобы слышать летучих мышей, пытающихся их выследить.
Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что кузнечики развили способность посылать брачные сигналы на все более высоких частотах, чтобы оставаться незамеченными хищниками-млекопитающими, пока они не перешли на ультразвуковой звук.
Эти звуки оставались бы незамеченными до тех пор, пока около 52 миллионов лет назад первые летучие мыши не научились использовать гортанную эхолокацию.
«Хотя кузнечики, вероятно, уже осваивали высокие частоты, чтобы избежать подслушивания и развивать большее разнообразие сигналов, летучие мыши дали им новый импульс», — сказал профессор Университета Линкольна Фернандо Монтеалегре-Сапата.
Может показаться странным, что кузнечики продолжали петь на таких высоких тонах, как только их можно было услышать, но ультразвук быстро рассеивается в окружающей среде. Это гарантирует, что летучая мышь, находящаяся на расстоянии, не услышит поющего кузнечика, поскольку звук прекратится прежде, чем его можно будет услышать.
Морфологические и физиологические признаки, которые эти насекомые развили в ответ на хищников-млекопитающих, в основном летучих мышей, являются в настоящее время основными чертами, определяющими все семейство кустарниковых сверчков (Tettigoniidae), которое также возникло в эоцене.
Используя модели того, как распространяется звук и как живые кузнечики издают звук, авторы смогли реконструировать брачный сигнал Eomortoniellus Handlirschi. Они подсчитали, что кузнечики, вероятно, лучше всего слышат звуки частотой около 30 кГц.
Это говорит о том, что слух насекомого развился так, чтобы лучше всего слышать крики представителей своего вида, что дает наилучшие шансы собрать пары вместе для спаривания.
Исследователи также обнаружили два других пика слуха кузнечиков на частотах около 60 и 90 кГц. Вероятно, это помогло насекомому настроиться на любые близлежащие эхолокационные сигналы ранних летучих мышей, частота которых составляла около 40-65 Гц.
Способность насекомых слушать высокие частоты была бы усилена ушными раковинами кузнечиков или мочками ушей у млекопитающих.
Хотя у Eomortoniellus Handlirschi развито лишь частично, эволюция за годы после того, как он оказался в ловушке в янтаре, позволила его родственникам слышать звуки частотой более 100 кГц.
«Сейчас важно идентифицировать больше окаменелостей, чтобы отслеживать эти изменения», — сказал доктор Вудроу. Я думаю, что появится больше взрослых особей этого вида или его близких родственников, поскольку многие из них продаются через Интернет в частные коллекции янтаря, а также хранятся в государственных коллекциях. Просто нужны нужные люди, чтобы это заметить и изучить».
