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 (США) и других стран реконструировали геометрию компонентов наружного уха и крыльев Eomortoniellus handlirschi, исключительно хорошо сохранившегося кузнечика, заключённого в куске балтийского янтаря возрастом 44 миллиона лет. Они обнаружили, что Eomortoniellus handlirschi 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 эффективного обнаружения хищников. Результаты показывают, что уникальное ухо кузнечиков возникло в эпоху эоцена.
Образец янтаря был обнаружен в 1936 году на территории, тогда известной как Восточная Пруссия, Германия (сейчас исторической Восточная Пруссия разделена между Россией - Калининградская область, Польшей и Литвой).
Компьютерная томография показало, что смола попала в ушной канал кузнечика, расположенный на внутренней стороне его ног.
Благодаря смоле 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», — говорит доктор Чарли Вудро, доктор философии и студент Университета Линкольна, который сейчас работает исследователем в Университете Упсалы.
«Этот кузнечик застыл во времени в решающий момент гонки вооружений между эхолокационными хищниками и насекомыми».
«Незадолго до того, как это насекомое застряло в смоле, 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 ультразвук.
Эти звуки оставались бы незамеченными до тех пор, пока около 52 миллионов лет назад первые летучие мыши не научились использовать эхолокацию.
«Хотя кузнечики, вероятно, уже осваивали высокие частоты, чтобы избежать подслушивания и развивать большее разнообразие сигналов, летучие мыши подтолкнули заставили их ускорить этот процесс», — говорит профессор Университета Линкольна Фернандо Монтеалегре-Сапата.
Такие высокие частоты, на каких общаются кузнечики успевают рассеяться ещё до того, как и их услышит летучая мышь.
«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 распространения звука и того, как современные кузнечики издают звук, авторы смогли реконструировать сигнал спаривания Eomortoniellus handlirschi.
Они подсчитали, что этот кузнечик, вероятно, лучше всего слышит звуки частотой около 30 кГц.
Это говорит о том, что слух насекомого развился таким образом, чтобы лучше всего улавливать крики представителей своего вида, что дает наилучшие шансы собрать пары для спаривания.
Исследователи также обнаружили два других пика слуха катидид 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.
Хотя у Eomortoniellus handlirschi эта способность развита лишь частично, эволюция за миллионы лет позволила его родственникам слышать звуки частотой более 100 кГц.
“Сейчас важно идентифицировать больше окаменелостей, чтобы отследить эти изменения”, - сказал доктор Вудроу.
“Я думаю, что появится больше взрослых особей этого вида или его близких родственников, поскольку многие из них продаются онлайн в частные коллекции янтаря, а также хранятся в государственных коллекциях. Просто нужны правильные люди, чтобы заметить это и изучить”.
Источники информации
- Charlie Woodrow et al. An Eocene insect could hear conspecific ultrasounds and bat echolocation. Current Biology, published online November 13, 2023; doi: 10.1016/j.cub.2023.10.040
