Le orecchie di alcuni Katydidae sonon simili a quelle degli essere umani
In un articolo pubblicato su “Science” da Emily Underwood viene spiegato che nel profondo della foresta pluviale sudamericana, i katydidi risvegliano le loro piccole orecchie per ascoltare il clic dei pipistrelli. Oltre ad essere sulle zampe anteriori degli insetti, quelle orecchie sono notevolmente simili alle nostre.
E imitando le minuscole strutture, i ricercatori ipotizzano, che potrebbero creare microscopici sensori acustici.
Le orecchie dei mammiferi hanno tre caratteristiche distintive: una membrana timpanica, o timpano, che vibra con le onde sonore in arrivo; tre delicate ossa dell’orecchio che trasmettono le vibrazioni nell’orecchio interno; e la coclea, una “chiocciola” piena di liquido e di cellule sensoriali che rispondono alle vibrazioni a frequenze diverse, disposte dall’alto verso il basso come i tasti di un piano.
Il fluido è necessario per la sopravvivenza delle cellule sensoriali, ma devia anche gran parte dell’energia delle onde sonore – la stessa ragione per cui i rumori si attenuano quando si mette la testa sott’acqua, dice Ronald Hoy, un neurobiologo della Cornell University che si concentra sulla comunicazione acustica negli insetti.
Affinché le cellule sensoriali ricevano segnali, dice, deve esserci un meccanismo per trasformare le onde sonore disperse nell’aria deboli in onde sonore più piccole ma più potenti che le cellule siano in grado di rilevare, un processo chiamato adattamento dell’impedenza.
È qui che entra in gioco la struttura a tre ossa dell’orecchio medio dei mammiferi e, dice Hoy, con la sua struttura complessa e la precisione meccanica nella conversione di questi segnali, le ossa dell’orecchio medio sono state a lungo considerate “un miracolo”.
Gli scienziati sanno da decenni che, come i mammiferi, i katydidi e gli insetti correlati hanno una membrana timpanica in miniatura; hanno anche una striscia piatta di cellule sensoriali nelle loro gambe.
Ma il modo in cui questi insetti convertono le onde sonore trasportate dall’aria in onde sonore trasmesse da fluidi era meno chiaro, poiché i ricercatori non avevano ancora identificato un organo pieno di fluido attraverso il quale le onde potevano trasmettersi.
Ora, i ricercatori dell’Università di Bristol e dell’Università di Lincoln, entrambi nel Regno Unito, pensano di aver scoperto un meccanismo nelle orecchie di Copiphora gorgonensis , una specie di katydide proveniente dalle foreste della Colombia, che rivaleggia con le ossa dell’orecchio medio in mammiferi.
La struttura è così piccola, non più grande di qualche centinaio di micron, che non poteva essere scoperta dalla dissezione, dice Hoy. “Anche se avessi le mani d’oro, sarebbe quasi impossibile rilevarlo.”
Invece, il biofisico Fernando Montealegre-Z ha rilevato la struttura mentre esaminava immagini tridimensionali delle orecchie interne degli insetti da scansioni CT ad alta potenza, una tecnica non invasiva utilizzata per esaminare ossa fossilizzate e altri artefatti senza causare danni.
Mentre Montealegre-Z esaminava le immagini, notò una piccola cavità a forma di cono dietro la membrana timpanica dei katydidi. Due scaglie di cuticola incernierate su entrambi i lati della cavità con le estremità corte che sporgono dalla cavità.
Un ulteriore esame ha mostrato che la cavità era piena di liquido oleoso. Quando le vibrazioni colpiscono la membrana timpanica e spostano le estremità corte delle schegge all’esterno della cavità, le estremità lunghe all’interno della cavità oscillano, inviando onde più piccole ma più potenti che si increspano attraverso il fluido verso la fila di celle del sensore.
Questo meccanismo di conversione del suono è simile a quello umano ma molto più semplice, afferma il bionanoscienziato Daniel Robert, uno degli autori dello studio.
È eccitante, dice, perché è “probabilmente meno delicato e più robusto” e dovrebbe ispirare gli ingegneri a realizzare microfoni estremamente piccoli e sensibili in grado di sentire a frequenze ultrasoniche, oltre a migliorare i dispositivi medici come gli apparecchi acustici.
Nonostante le loro enormi differenze, i katydidi e gli umani hanno un modo di udire molto simile, devono sentire attraverso l’aria anche se le loro cellule sensoriali devono essere mantenute bagnate.
Prima di questo studio, afferma, gli scienziati erano “all’oscuro” di come gli insetti come i katydidi avessero compiuto quel compito. Ciò che colpisce è la convergenza evolutiva tra insetti e mammiferi”.
Al prossimo articolo.
Altri articoli in ordine cronologico
Farfalle e falene della pianura Friulano-Veneta
