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Freitag, 24.10.2014
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Heuschrecke: Ohr im Knie funktioniert wie unseres

Forscher entdecken verblüffende Parallel-Entwicklung zwischen Säugetieren und Insekten

Bei der südamerikanischen Heuschrecke Copiphora sitzt das Ohr im Knie - trotzdem ist es unserem Hörorgan verblüffend ähnlich. Denn es wandelt Schallwellen nach dem gleichen dreistufigen Prinzip um wie unser Ohr. Das haben britische Forscher mit Hilfe modernster Analysemethoden herausgefunden und im Fachmagazin "Science" veröffentlicht.
Heuschrecke (Copiphora gorgonensis)

Heuschrecke (Copiphora gorgonensis)

Sie entdeckten dabei im winzigen Ohr der Heuschrecke eine zuvor unbekannte, flüssigkeitsgefüllte Struktur, die dem menschlichen Innenohr gleicht. Ähnlich wie dieses sorgt sie dafür, dass der über die Luft übertragene Schall in Flüssigkeitsschwingungen umgewandelt und verstärkt wird. Erst dadurch können die Sinneszellen diese Signale registrieren und in Nervenreize übersetzen. Bisher sei ein auf diese Weise arbeitendes Innenohr nur von Säugetieren bekannt gewesen. Eine solche Parallel-Entwicklung des Hörorgans zwischen so verschiedenen Tiergruppen wie den Insekten und den Säugetieren sei bemerkenswert.

"Die Entdeckung, dass auch einige Insekten solche komplexen biophysikalischen Mechanismen für das Gehör nutzen, ist ein echter Durchbruch", sagt Daniel Robert von der University of Bristol, einer der beiden Studienleiter. Faszinierend sei dies auch deshalb, weil das Ohr der in Südamerika vorkommenden Heuschrecke Copiphora gorgonensis zu den kleinsten im Tierreich gehört. Es misst nur 600 Mikrometer und ist damit um das Zehn- bis Hundertfache kleiner als die Ohren von Säugetieren. Weil das Heuschrecken-Ohr trotz seiner geringen Größe genauso funktioniert wie das menschliche, hoffen die Forscher, nach seinem Vorbild zukünftig kleinere, effektivere Hörgeräte entwickeln zu können.

Hören geschieht in drei Schritten


Unsere Ohrverwandte von der Seite

Unsere Ohrverwandte von der Seite

Das menschliche Ohr verarbeitet Schall in drei Schritten: Die Ohrmuschel fängt die Schallwellen ein und leitet sie bis zum Trommelfell. Dort beginnt der zweite Schritt: die winzigen, innen am Trommelfell anliegenden Gehörknöchelchen übertragen dessen Schwingungen verstärkt auf eine kleinere Membran, das sogenannte ovale Fenster, und darüber auch an die Flüssigkeit des Innenohres. "Diese Umwandlung von Luftwellen in verstärkte Flüssigkeits-Schwingungen ist der wichtigste Schritt beim Hören", erklären die Forscher. Den letzten Schritt übernehmen die Haar-Sinneszellen im Innenohr. Sie reagieren jeweils auf eine bestimmte Schwingungsfrequenz und wandeln so die verschiedenen Töne in Nervenreize um.

Von der Heuschrecke Copiphora gorgonensis wusste man zuvor schon, dass ihr Trommelfell - wie für die meisten Laubheuschrecken und Grillen typisch - am Knie des vordersten Beinpaares sitzt. Mit Hilfe von hochauflösender Röntgen-Tomografie entdeckten Robert und seine Kollegen nun aber, dass sich daran ein ähnliches System von kleinen Hebeln anschließt wie beim Menschen. Diese Hebel leiten Schallsignale an ein flüssigkeitsgefülltes Organ weiter, in dem Reihen von Haar-Sinneszellen sitzen. Dieses Organ gleicht einer lang ausgetreckten Version des beim Menschen spiralig eingedrehten Innenohrs.

Die Forscher analysierten die Reaktion dieses Systems unter anderem mit Hilfe eines speziellen Lasermessverfahrens, das selbst winzigste Vibrationen noch aufzeichnet. Dadurch konnten sie nachweisen, dass das neuentdeckte Organ tatsächlich genauso arbeitet wie das menschliche Innenohr - ist aber rund 60 Mal kleiner. "Das zeigt, dass die Evolution sehr kleine und effiziente Mikrophone erschaffen kann", sagt Robert. Die Heuschrecke könne damit eine große Spannbreite verschiedener Frequenzen unterscheiden und so beispielsweise Balzrufe von Artgenossen von den Ortungslauten der Fledermäuse trennen (doi:10.1126/science.1225271).
(Science, 16.11.2012 - NPO)

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