En una pequeña habitación sin ventanas en un sofocante día de verano, me encuentro cara a cara con una estrella de rock entomológica. Estoy en la Universidad de Lincoln en el este de Inglaterra, dentro de un insectario, una habitación llena de tanques y frascos que contienen plantas de plástico e insectos dormilones. Antes de darme cuenta, me están presentando a un katydid verde vibrante de Colombia.

«Conoce a Copiphora gorgonensis», dice Fernando Montealegre-Z, descubridor de esta celebridad de seis patas. El nombre es familiar: ha sido salpicado por todo el mundo junto con fotos de la cara dorada del insecto y el cuerno de unicornio en miniatura. Sin embargo, el renombre de este katydid no se basa en su apariencia, sino en su audición. Los meticulosos estudios de Montealegre-Z sobre el magnífico insecto revelaron que tiene oídos asombrosamente similares a los nuestros, con versiones entomológicas de tímpanos, huesecillos y cocleas para ayudarlo a captar y analizar sonidos.

Los katídidos—hay miles de especies-tienen las orejas más pequeñas de cualquier animal, una en cada pata delantera justo debajo de la «rodilla».»Pero su pequeño tamaño y su ubicación aparentemente extraña desmienten la estructura sofisticada y las impresionantes capacidades de estos órganos: para detectar los clics ultrasónicos de los murciélagos de caza, elegir las canciones distintivas de los posibles compañeros y volver a casa en la cena. Un katydid australiano ha capitalizado su destreza auditiva para capturar presas de una manera muy tortuosa: Atrae cigarras macho a una distancia de ataque imitando la parte femenina del dúo de apareamiento de cigarras, un truco que requiere que reconozca patrones complejos de sonido y que sepa cuándo intervenir con precisión.

Impresionante? Absolutamente. Inesperado? Eso también. Nunca había pensado mucho en las orejas de insecto hasta ahora. Los ojos y las antenas de los insectos se destacan, ¿pero las orejas? Incluso los ojos de águila podrían ser perdonados por preguntarse si los insectos los tienen. Sin embargo, obviamente, algunos deben escuchar: El aire de verano está lleno de trinos, chirridos y chasquidos de grillos y saltamontes, cigarras y katídidos, todos tratando de atraer a una pareja.

Curioso, llamo al neurobiólogo Martin Göpfert de la Universidad de Göttingen en Alemania, que estudia la audición en la mosca de la fruta Drosophila melanogaster. Aunque las orejas de katydid son increíbles, me dice, son solo una de las muchas con capacidades asombrosas: La evolución ha hecho tantos intentos de dar forma a los oídos, el resultado es una gran diversidad de estructuras y mecanismos. La mayoría son difíciles de detectar, si no invisibles, y en muchos casos los insectos producen y sienten sonidos tan lejos de nuestro alcance que pasamos por alto sus habilidades por completo. Pero con el advenimiento de nuevas herramientas y tecnologías, cada vez más ejemplos están saliendo a la luz.

Biólogos sensoriales, expertos en acústica y genetistas están trabajando juntos para determinar cómo funcionan, cómo y cuándo evolucionaron, y por qué. Y gracias a algunos de estos nuevos conocimientos, y a una variedad de insectos fósiles, existe incluso la tentadora perspectiva de poder escuchar a escondidas el pasado antiguo, agregando una nueva dimensión a nuestra comprensión de la vida y los tiempos de algunos animales desaparecidos hace mucho tiempo.

Cuando los insectos aparecieron por primera vez hace unos 400 millones de años, eran sordos, me cuenta Göpfert. Estos insectos ancestrales se diversificaron en más de 900.000 especies, y aunque la mayoría permanecen tan sordos como sus antepasados, algunos obtuvieron los medios para oír. De los 30 órdenes principales de insectos, nueve (en el último recuento) incluyen algunos que oyen, y la audición ha evolucionado más de una vez en algunos órdenes, al menos seis veces entre mariposas y polillas. Las 350.000 especies de ese grupo tan deslumbrantemente diverso, los escarabajos, son casi todas sordas, sin embargo, las pocas que tienen orejas las adquirieron a través de dos líneas de evolución separadas. En total, las orejas de insecto surgieron más de 20 veces por separado, una receta segura para la variedad.

Oreja, allí y en todas partes

La ubicación es la diferencia más obvia entre las orejas de un insecto y las de otro: Hay orejas en las antenas (mosquitos y moscas de la fruta), patas delanteras (grillos y katídidos), alas (cordilleras), abdomen (cigarras, saltamontes y langostas) y en lo que pasa por un «cuello» (moscas parasitarias). Entre polillas y mariposas, las orejas surgen prácticamente en cualquier lugar, incluso en las piezas bucales. El saltamontes de la vejiga tiene una abundancia de orejas con seis pares a lo largo de los lados de su abdomen. Las mantis religiosas tienen una sola oreja «ciclópea» en el centro del pecho.

Este enfoque puede parecer un poco extraño, pero hay una explicación simple: En todos los casos en que evolucionó una oreja de insecto, el punto de partida fue un órgano sensorial existente: un detector de estiramiento que monitorea las pequeñas vibraciones cuando se mueven los segmentos del cuerpo vecinos. Esos detectores se encuentran en todo el cuerpo del insecto, pero la evolución típicamente solo modificó un par, aparentemente casi cualquier par, para percibir las vibraciones aerotransportadas generadas por el sonido.

A partir de ahí, cada nuevo intento de forjar oídos fue aún más lejos en su propia dirección, ya que otras estructuras fueron cooptadas y reconfiguradas para capturar, amplificar y filtrar el sonido, extraer la información relevante y transmitirla al sistema nervioso. En los mosquitos y las moscas de la fruta, el sonido hace que tiemblen los pelos finos de las antenas. La mayoría de los otros insectos auditivos tienen «tímpanos»: parches membranosos delgados de exoesqueleto que vibran cuando golpean las ondas sonoras. Algunos tímpanos están respaldados por cámaras acústicas llenas de aire, otros por cámaras llenas de líquido. El número y disposición de las células sensoriales que detectar y decodificar esas vibraciones y las neuronas que envían las señales al cerebro—también varían de oreja a oreja. Por lo tanto, mientras que algunas orejas de polilla funcionan con solo una o dos neuronas (lo que hace que las polillas sean las que responden más rápidamente), la oreja de un mosquito macho tiene alrededor de 15,000 (lo que la hace exquisitamente sensible).

Algunas orejas son relativamente simples; otros tienen campanas y silbatos adicionales relacionados con su estilo de vida. Tomemos la mosca parásita ochia ochracea, que deposita sus larvas en una especie particular de grillo después de identificarlo y localizarlo a partir de su característico canto. Las orejas de la mosca se sientan una al lado de la otra en su «cuello» y teóricamente están demasiado juntas para identificar su objetivo. Sin embargo, se llevan el premio por una ubicación precisa, gracias a una banda elástica que conecta los tímpanos para que se balanceen hacia arriba y hacia abajo como un subibaja, asegurando que el sonido golpee un oído fraccionalmente más tarde que el otro.

Las orejas de Katydid, tal y como han demostrado claramente Montealegre-Z y sus colegas, son únicas tanto en su complejidad como en su similitud con las de un mamífero. Utilizando un escáner de micro-TC, los científicos reconstruyeron todo el sistema auditivo del insecto, descubriendo dos órganos previamente desconocidos en el proceso. El primero es una placa pequeña y dura detrás de los tímpanos; el segundo, un tubo lleno de líquido que contiene una línea de células sensoriales. A través de una minuciosa investigación que incluyó láseres brillantes en el tímpano y la grabación de la luz que rebotaba, el equipo demostró que la placa pequeña transmite vibraciones en el tímpano del insecto al fluido en el tubo, el mismo papel que desempeñan los huesos en nuestro oído medio. La señal luego viaja en una onda a lo largo del tubo y sobre las células sensoriales sintonizadas a diferentes frecuencias, haciendo de este órgano una versión en miniatura y sin enrollar de nuestra propia cóclea en forma de caracol.

El equipo ahora ha pasado a mostrar por qué las katídidas femeninas son tan buenas para encontrar una pareja en la oscuridad, a pesar de que sus orejas están muy juntas (no tan cerca como las del parásito Oria, pero lo suficientemente cerca como para hacer que el sonido de localización sea un desafío considerable). Nuestros propios oídos se encuentran a ambos lados de nuestras cabezas (grandes) y están lo suficientemente separados como para que un sonido los alcance en diferentes momentos y volumen para que el cerebro calcule y localice la fuente.

Katídidos resolvió el problema (de nuevo, de una manera única) agrandando un tubo de respiración que va desde un poro en el lado del pecho hasta la rodilla; el sonido llega a los tímpanos tanto desde el exterior del cuerpo como desde el interior a través del tubo. Montealegre-Z y sus colegas mostraron que el sonido viaja por esta ruta interna y trasera más lentamente, por lo que cada sonido golpea el tímpano dos veces, pero en momentos ligeramente diferentes, mejorando drásticamente la capacidad del insecto para localizar la fuente.

Los extraordinarios oídos de katydid aún no han revelado todos sus secretos, y el equipo de Montealegre-Z ahora está tratando de determinar cómo los receptores en la versión de insectos de la cóclea seleccionan diferentes frecuencias. La estrella de este estudio es Phlugis poecila, un katydid de «cristal» llamado así por su cutícula exterior transparente, una característica que permite al equipo registrar y medir los procesos a medida que suceden. «Podremos observar la audición en el trabajo y ver procesos nunca antes vistos», dice Montealegre-Z.

Si la forma en que oyen los insectos varía enormemente, también lo hace lo que oyen. Las orejas de mosquito son buenas para tal vez un metro; el saltamontes de vejiga con muchas orejas puede oír desde un kilómetro o más de distancia. Las orejas de grillo detectan frecuencias bajas; las orejas de mantis y polilla están sintonizadas con ultrasonido, mucho más allá de lo que los humanos (o sus perros) pueden escuchar. Otros, como un katydid, tienen audición de banda ancha. «Los insectos solo escuchan lo que necesitan oír», dice Göpfert. «Y la evolución proporcionó lo que era necesario.»

Pero, ¿qué impulsó la evolución a convertir los receptores de estiramiento en oídos en primer lugar, y así traer sonido al mundo de los insectos? Esa es una pregunta que sigue en la mente de muchos entomólogos. Una guía razonable es cómo los insectos usan sus orejas hoy en día, pero es solo una guía, ya que una oreja originalmente adquirida para un propósito podría haber sido fácilmente cooptada durante eones para servir a otro. Una cosa es cierta: A medida que los biólogos investigan más grupos de insectos con mayor detalle, algunas nociones de larga data pueden morder el polvo.

Un oído para el peligro

En los insectos modernos, una de las funciones principales de los oídos es escuchar el acercamiento de un depredador a tiempo para tomar medidas y evitarlo. Para los insectos voladores nocturnos, la mayor amenaza proviene de los murciélagos insectívoros que detectan y rastrean a sus presas con sonar ultrasónico, por lo que su audición se ajusta a las frecuencias de los clics ecolocalizadores de los murciélagos. Luego, los insectos responden con movimientos característicos para escapar del haz del sonar: giros bruscos, bucles, inmersiones de energía aire-tierra. Ciertas polillas tigre incluso atascan el sonar de murciélagos con clics propios. Los experimentos han demostrado que las orejas detectoras de murciélagos mejoran drásticamente las perspectivas de un insecto de sobrevivir al ataque: En un estudio, las mantis escaparon al 76 por ciento de los ataques de murciélagos, pero ese número cayó al 34 por ciento cuando se ensordecieron.

Si la depredación es un poderoso motor de la evolución, también lo es el sexo. Y el sonido es una forma eficiente de que un insecto se identifique ante posibles parejas: El sonido viaja bien, funciona en la oscuridad y proporciona los medios para desarrollar canciones exclusivas y comunicaciones privadas que nadie más puede escuchar.

Entonces, ¿sexo exitoso o supervivencia? ¿Qué está detrás de las orejas de quién?

En algunos casos, los investigadores están razonablemente seguros. Las cigarras parecen haber desarrollado la audición con fines de apareamiento: Solo las especies que cantan tienen oídos y son sensibles solo a sus propias canciones de tono bajo. Para las polillas, los murciélagos eran el detonante. Los lepidópteros han existido unos 150 millones de años, sin embargo, ninguna polilla tenía orejas antes de que los murciélagos ecolocantes llegaran a la escena hace unos 60 millones de años. Y muchas de las polillas orejas son sensibles solo a las frecuencias empleadas por sus murciélagos locales, una fuerte evidencia de que las orejas evolucionaron como detectores de murciélagos.

¿Qué hacer, sin embargo, con la mantis, propietaria de la oreja ciclópea? Hoy en día, las mantis parecen usar sus orejas exclusivamente como detectores de murciélagos. Pero los entomólogos ahora tienen una gran cantidad de datos sobre la variada anatomía de las orejas mantis y un árbol genealógico mantis basado en el ADN, del que rastrearon la oreja mantis original. Pertenecía a una especie que vivió hace 120 millones de años, bastante antes que esos murciélagos guiados por sonar. Cada vez hay más pruebas de que otros depredadores, aparte de los murciélagos, podrían haber estimulado la evolución de sus orejas y las de algunos otros insectos, tal vez reptiles, aves o mamíferos primitivos. Los animales que se mueven a través de la maleza, golpean sobre las rocas o aterrizan en una rama frondosa rara vez son silenciosos. Los ruidos que producen incluyen elementos audibles y ultrasónicos.

Las aves voladoras, que han existido durante 150 millones de años, se ven cada vez más como contendientes. En una investigación innovadora, los biólogos canadienses registraron los sonidos generados por las alas batientes de los carboneros y las febas orientales mientras se movían hacia las presas de insectos, y descubrieron que los latidos de las alas incluían una amplia gama de frecuencias que los insectos pueden detectar, desde sonidos agudos audibles hasta cigarras, mariposas y saltamontes, hasta sonidos ultrasónicos seleccionados por polillas y mantis.

¿Y qué hay de los katídidos, poseedores de las orejas más antiguas de todas? Los katídidos modernos usan sus orejas tanto en comunicación como como detectores de murciélagos. Pero el aparato productor de sonido katydid se remonta a través del registro fósil a un tipo temprano de ancestro que vivió hace 250 millones de años, mucho antes que los murciélagos. Así que la teoría predominante hasta ahora ha sido que la evolución de katydid oídos tomó algunos turnos. La función inicial de los oídos era permitir que los katídidos se oyeran unos a otros, y más tarde, se piensa, esos oídos fueron cooptados para servir como detectores de murciélagos. Esto llevó a la extensión de su audición del rango audible (por debajo de 20 kHz) al ultrasónico (más allá del alcance de los oídos humanos), y eso, a su vez, permitió la evolución de las canciones más complejas y de tono más alto que los katídidos exhiben hoy en día. Hoy en día, solo una minoría de katídidos canta en el rango audible, mientras que alrededor del 70 por ciento tiene canciones ultrasónicas y unos pocos tienen canciones extraordinariamente agudas. El poseedor del récord, hasta ahora, es el recientemente descubierto Supersonus aequoreus, que llama a una asombrosa velocidad de 150 kHz.

¿Pero esa historia es correcta? Para obtener la respuesta, los científicos necesitaban saber qué escuchaban los katídidos en el pasado lejano, y eso significaba echar un vistazo de cerca a los fósiles de katídidos. Las orejas fosilizadas no son en sí mismas muy informativas: son raras y su estructura es difícil de distinguir. Pero hay otra manera de llegar a la audiencia: a partir de la detallada la anatomía de la sonoros, archivo y rascador aparato en fosilizados katydid alas. «Esas estructuras son mucho más grandes y claras, y podemos usarlas para recrear el sonido que hicieron con mucha precisión», dice Montealegre-Z, y a partir de eso, inferir lo que los katídidos deben haber escuchado.

Blast from the past

En 2012, Montealegre-Z y su colega experto en bioacústica Daniel Robert de la Universidad de Bristol aparecieron en los titulares cuando usaron este enfoque para reconstruir la canción de un katydid de la época Jurásica, un sonido inaudito durante 165 millones de años. Lo que lo hizo posible fue el descubrimiento de un fósil chino katydid con alas casi perfectamente conservadas. Archaboilus musicus, como se ha llamado al insecto extinto, habría «cantado» canciones musicales a frecuencias de alrededor de 6,4 kHz, sonando más como un grillo que como un katydid moderno. Eso encaja muy bien con la historia de que los katídidos desarrollaron la audición por primera vez para comunicarse.

Canción del pasado lejano: Mediante el análisis del aparato de archivo y raspador en las alas de un katydid fosilizado, los científicos reconstruyeron la llamada de un katydid de los tiempos jurásicos, hace 165 millones de años.

Desde entonces, sin embargo, el equipo ha estado estudiando más fósiles esperanzas, y lo que están hallazgo sugiere que la teoría puede necesitar una revisión. Parece que algunos katídidos antiguos usaban ultrasonido mucho antes de que existieran los murciélagos, dice Montealegre-Z. Los katídidos también escuchan un rango de frecuencias mucho más amplio de lo que necesitarían solo para escucharse a sí mismos. A su juicio, esto sugiere que sus oídos evolucionaron primero no para cantar, sino, al igual que las mantis, para la autopreservación. «Creo que sus oídos evolucionaron para escuchar a los depredadores», me dice. «Los depredadores producen una diversidad de sonidos, por lo que los oídos deben ser capaces de distinguirlos.»

Si estudios como estos están ayudando a desentrañar la historia evolutiva de la audición de insectos, también prometen algo más: la oportunidad de espiar el pasado antiguo y obtener nuevos conocimientos sobre el comportamiento de los insectos. También me han impacientado por el próximo verano y la oportunidad de explorar la rica vida de insectos de las suaves colinas de tiza de los alrededores con nuevos ojos y oídos, especialmente oídos.

En verano, el aire sobre Sussex Downs está vivo con una sinfonía de sonidos de insectos mientras los saltamontes y los katídidos gorjean, zumban y hacen clic en su búsqueda del amor. Si esfuerzo mis oídos hasta el límite, podría ser capaz de elegir el sonajero de la máquina de coser de un gran katydid verde o el suave silbido de una cabeza de caracol, y si tengo mucha suerte, tal vez incluso los clics rápidos del mordedor de verrugas, el katydid más raro del Reino Unido. Pero, ¿cuánto más me voy a perder? Daría mucho por tener oídos que puedan distinguir las canciones y sonidos que los científicos están juntando, pero que solo los insectos pueden oír.

Este artículo fue publicado originalmente el 27 de noviembre de 2018 por Knowable Magazine, una empresa periodística independiente de Reseñas Anuales, y se reimprime con permiso. Suscríbase al boletín de noticias.