i et lille vinduesløst rum på en svirrende sommerdag finder jeg mig selv ansigt til ansigt med en entomologisk rockstjerne. Jeg er på University of Lincoln i det østlige England, inde i en insektmand, et rum foret med tanke og krukker indeholdende plastplanter og døsende insekter. Før jeg ved af det, bliver jeg introduceret til en levende grøn katydid fra Colombia.

“Mød Copiphora gorgonensis,” siger Fernando Montealegre-s, opdageren af denne seksbenede berømthed. Navnet er kendt: det er blevet sprøjtet over hele verden sammen med fotos af insektets gyldne ansigt og miniature enhjørningshorn. Denne katydids berømmelse hviler dog ikke på dens udseende, men på dens hørelse. Montealegre-s omhyggelige undersøgelser af det storslåede insekt afslørede, at det har ører uhyggeligt som vores, med entomologiske versioner af trommehinder, æsler og cochleas for at hjælpe det med at samle op og analysere lyde.

katydider—der er tusinder af arter—har de mindste ører på ethvert dyr, en på hvert forben lige under “knæet.”Men deres lille størrelse og tilsyneladende mærkelige placering tro den sofistikerede struktur og imponerende evner af disse organer: at opdage ultralyd klik på jagt flagermus, udvælge signatur sange af potentielle hjælpere, og hjem i på middag. En australsk katydid har udnyttet sin auditive dygtighed til at fange bytte på en meget lusket måde: det lokker mandlige cikader inden for slående afstand ved at efterligne den kvindelige del af cicada—parringsduetten-et trick, der kræver, at den genkender komplekse lydmønstre og præcist hvornår man skal chip ind.

fantastisk? Helt. Uventet? Også det. Jeg havde aldrig tænkt meget på insektører indtil nu. Insekt øjne og antenner skiller sig ud, men ører? Selv de ørneøjne kunne tilgives for at undre sig over, om insekter har dem. Alligevel naturligvis, nogle skal høre: sommerluften er fyldt med triller, kvidrer og klik med elskede crickets og græshopper, cikader og katydider, alle forsøger at tiltrække en kammerat.

nysgerrighed pikeret, jeg kalder neurobiolog Martin G. Fantastisk selvom katydid ører er, fortæller han mig, de er bare en af mange med forbløffende evner: Evolution har gjort så mange forsøg på at forme ører, resultatet er en enorm mangfoldighed af strukturer og mekanismer. De fleste er svære at få øje på, hvis ikke usynlige, og i mange tilfælde producerer og fornemmer insekter lyde så langt ud over vores egen rækkevidde, at vi helt overså deres evner. Men med fremkomsten af nye værktøjer og teknologier kommer stadig flere eksempler frem.sensoriske biologer, akustikeksperter og genetikere arbejder sammen for at finde ud af, hvordan de alle fungerer, hvordan og hvornår de udviklede sig, og hvorfor. Og takket være noget af denne nyfundne viden, og et udvalg af fossile insekter, der er endda det fristende udsigt til at være i stand til at aflytte den gamle fortid, tilføje en ny dimension til vores forståelse af livet og tiderne for nogle længe forsvundne dyr.

da insekter først dukkede op for omkring 400 millioner år siden, var de døve, fortæller G. Disse forfædres insekter fortsatte med at sprede sig til mere end 900.000 arter, og mens de fleste forbliver så døve som deres forfædre, fik nogle midlerne til at høre. Af de 30 store insektordrer inkluderer ni (ved sidste optælling) nogle, der hører, og hørelsen har udviklet sig mere end en gang i nogle ordrer—mindst seks gange blandt sommerfugle og møl. De 350.000 arter af den mest blændende forskelligartede gruppe, billerne, er næsten alle døve, men de få, der har ører erhvervet dem gennem to separate evolutionslinjer. Alt i alt opstod insektører mere end 20 separate gange, en sikker opskrift på sort.

øre, der og overalt

placering er den mest åbenlyse forskel mellem et insekts ører og et andet: Der er ører på antenner (myg og frugtfluer), forben (crickets og katydider), vinger (snørebånd), mave (cikader, Græshopper og græshopper) og på hvad der passerer for en “hals” (parasitære fluer). Blandt Møller og sommerfugle vokser ørerne næsten overalt, selv på munddele. Blæregræshoppen har en overflod af ører med seks par langs siderne af maven. Praying mantises har et enkelt” cyclopean ” øre midt i brystet.

denne overalt-går tilgang kan virke lidt underlig, men der er en simpel forklaring: i alle tilfælde, hvor et insektør udviklede sig, var udgangspunktet et eksisterende sanseorgan: en strækdetektor, der overvåger små vibrationer, når nabokropssegmenter bevæger sig. Disse detektorer forekommer i hele insektlegemet, men evolution ændrede typisk kun et enkelt par—tilsyneladende næsten ethvert par—for at opfatte de luftbårne vibrationer genereret af lyd.

derfra gik hvert nyt forsøg på at smede ører endnu længere i sin egen retning, da andre strukturer blev koopteret og omkonfigureret for at fange, forstærke og filtrere lyd, udtrække den relevante information og formidle den til nervesystemet. I myg og frugtfluer får lyd fine antennehår til at ryste. De fleste andre høreinsekter har “trommehinder”: tynde, membranøse pletter af eksoskelet, der vibrerer, når lydbølger rammer. Nogle trommehinder understøttes af luftfyldte akustiske kamre, andre af væskefyldte. Antallet og arrangementet af sensoriske celler, der registrerer og afkoder disse vibrationer—og neuronerne, der sender signalerne til hjernen—varierer også fra øre til øre. Så mens nogle mølører fungerer med kun en eller to neuroner (hvilket gør møll til de hurtigste respondenter), har en mandlig mygs øre omkring 15.000 (hvilket gør det udsøgt følsomt).

nogle ører er relativt enkle; andre har ekstra klokker og fløjter knyttet til deres livsstil. Tag den parasitære flue Ormia ochracea, som deponerer sine larver på en bestemt cricketart efter at have identificeret og lokaliseret den fra dens karakteristiske opkald. Fluens ører sidder side om side på sin” hals ” og er teoretisk for tæt sammen til at lokalisere sit mål. Alligevel tager de prisen for nøjagtig placering, takket være et elastisk bånd, der forbinder trommehinden, så de rocker op og ned som en vippe, sikre lyd rammer det ene øre fraktioneret senere end det andet.

Katydid ører, som så pænt demonstreret af Montealegre-S og hans kolleger, er unikke både i deres kompleksitet og deres lighed med et pattedyrs. ved hjælp af en mikro-CT-scanner rekonstruerede forskerne insektets hele høresystem og opdagede to tidligere ukendte organer i processen. Den første er en lille, hård plade bag trommehinden; det andet, et væskefyldt rør indeholdende en linje af sensoriske celler. Gennem omhyggelig undersøgelse, der omfattede skinnende lasere ved trommehinden og registrering af lyset, der hoppede tilbage, viste holdet, at den lille plade overfører vibrationer i insektets trommehinde til væsken i røret—den samme rolle, som knoglerne spiller i vores mellemør. Signalet bevæger sig derefter i en bølge langs røret og over sensoriske celler, der er indstillet til forskellige frekvenser—hvilket gør dette organ til en miniature, uncoiled version af vores egen, snegleformede cochlea.

holdet er nu gået på at vise, hvorfor kvindelige katydider er så gode til at finde en makker i mørket, selvom deres ører er tæt på hinanden (ikke så tæt som de parasitiske Ormia, men nær nok til at gøre pinpointing lyd en betydelig udfordring). Vores egne ører ligger på hver side af vores (store) hoveder og er langt nok fra hinanden til, at en lyd kan nå dem på forskellige tidspunkter og lydstyrke til, at hjernen kan beregne og lokalisere kilden.

Katydids løste problemet (igen på en unik måde) ved at forstørre et åndedrætsrør, der løber fra en pore i siden af brystet til knæet; lyd når trommehinden både uden for kroppen og indefra via røret. Montealegre og hans kolleger viste, at lyden bevæger denne indre, tilbage rute langsommere-så hver lyd rammer trommehinden to gange, men på lidt forskellige tidspunkter, hvilket dramatisk forbedrer insektets evne til at lokalisere kilden.

katydids bemærkelsesværdige ører har endnu ikke opgivet alle deres hemmeligheder, og Montealegre-s team forsøger nu at fastlægge, hvordan receptorerne i insektversionen af cochlea vælger forskellige frekvenser. Stjernen i denne undersøgelse er Phlugis poecila, en “krystal” katydid opkaldt efter sin gennemsigtige ydre neglebånd, en funktion, der giver teamet mulighed for at registrere og måle processer, når de sker. “Vi vil være i stand til at se hørelse på arbejdspladsen og se processer, der aldrig er set før,” siger Montealegre.

Hvis hvordan insekter hører varierer enormt, gør det også, hvad de hører. Mygører er gode til måske en meter; den mangeørede blæregræshoppe kan høre fra en kilometer eller mere væk. Cricket ører registrerer lave frekvenser; mantis og moth ører er indstillet til ultralyd, langt ud over noget mennesker (eller deres hunde) kan høre. Atter andre, såsom en katydids, har bredbåndshøring. “Insekter hører kun, hvad de har brug for at høre,” siger G. “Og evolution gav det, der var nødvendigt.”

men hvad fik evolutionen til at omdanne strækreceptorer til ører i første omgang og så bringe lyd til insektverdenen? Det er et spørgsmål stadig på mange entomologers sind. En rimelig guide er, hvordan insekter bruger deres ører i dag, men det er kun en guide, da et øre, der oprindeligt blev erhvervet til et formål, let kunne have været koopteret over eonerne for at tjene et andet. En ting er sikkert: da biologer undersøger flere insektgrupper mere detaljeret, kan nogle langvarige forestillinger bide støvet.

et øre for fare

i moderne insekter er en af ørernes primære funktioner at høre en rovdyrs tilgang i tide for at handle og undgå det. For natflyvende insekter kommer den største trussel fra insektædende flagermus, der opdager og sporer bytte med ultralyds sonar, og derfor er deres hørelse indstillet til frekvenserne af flagermusens ekkolokerende klik. Insekterne reagerer derefter med karakteristiske bevægelser for at undslippe sonarstrålen: skarpe sving, loop-sløjferne, luft-til-jord kraftdyk. Visse tiger møl selv marmelade bat sonar med Klik af deres egne. Eksperimenter har vist, at flagermusdetekterende ører dramatisk forbedrer et insekts udsigter til at overleve angreb: i en undersøgelse undslap mantiser 76 procent af flagermusangrebene, men antallet faldt til 34 procent, da de blev døvet.

Hvis predation er en stærk drivkraft for evolution, er det også køn. Og lyd er en effektiv måde for et insekt at identificere sig til potentielle hjælpere: Lyd rejser godt, arbejder i mørket og giver midlerne til at udvikle signatursange og privat kommunikation, som ingen andre kan høre.

så vellykket køn eller overlevelse? Hvilket ligger bag hvis ører?

i nogle tilfælde er forskere rimeligt sikre. Cikader ser ud til at have udviklet hørelse til parringsformål: kun syngende arter har ører, og de er kun følsomme over for deres egne lave sange. For Møller var flagermus udløseren. Lepidoptera har været omkring omkring 150 millioner år, men ingen Møller havde ører, før ekkolokerende flagermus ankom på scenen for omkring 60 millioner år siden. Og mange af de øremøller er kun følsomme over for de frekvenser, der anvendes af deres lokale flagermus—stærkt bevis for, at ørerne udviklede sig som flagermusdetektorer.

Hvad skal man dog gøre af mantis, ejer af cyclopean ear? I dag ser mantiser ud til at bruge deres ører udelukkende som flagermusdetektorer. Men entomologer har nu store mængder data om den varierede anatomi af mantisører og et nøjagtigt DNA-baseret Mantis stamtræ, hvorfra de spores det oprindelige mantisør. Det tilhørte en art, der levede for 120 millioner år siden, snarere tidligere end de sonarstyrede flagermus. Der er voksende beviser for, at andre rovdyr end flagermus måske har ansporet udviklingen af deres ører og nogle andre insekters—måske krybdyr eller fugle eller tidlige pattedyr. Dyr, der bevæger sig gennem undervæksten, patterer over klipper eller lander på en bladgren, er sjældent tavse. De lyde, de gør omfatter hørbare og ultralyd elementer.

flyvende fugle, der har eksisteret i 150 millioner år, ses i stigende grad som kandidater. I banebrydende forskning registrerede Canadiske biologer lyde genereret af de slagende vinger af chickadees og østlige phoebes, da de flyttede ind på insektbytte, og fandt ud af, at vingeslagene omfattede en bred vifte af frekvenser, som insekter kan opdage, fra lave lyde hørbare til cikader, sommerfugle og græshopper, til ultralydslyde plukket ud af møl og mantiser.

og hvad med katydiderne, besiddere af de ældste ører af alle? Moderne katydider bruger deres ører både i kommunikation og som flagermusdetektorer. Men det katydid lydproducerende apparat kan spores tilbage gennem den fossile optegnelse til en tidlig type forfader, der levede for 250 millioner år siden, længe før flagermus gjorde det. Så den fremherskende teori indtil nu har været, at udviklingen af katydid-ører tog nogle vendinger. Ørernes oprindelige funktion var at gøre det muligt for katydider at høre hinanden, og senere, tankegangen går, disse ører blev valgt til at fungere som flagermusdetektorer. Dette førte til udvidelsen af deres hørelse fra det hørbare område (under 20 KHS) til ultralydet (uden for rækkevidde af menneskelige ører)—og det tillod igen udviklingen af de mere komplekse, højere tonesange, som katydids udstiller i dag. I dag synger kun et mindretal af katydider i det hørbare område, mens omkring 70 procent har ultralydssange, og nogle få har ekstraordinært høje sange. Rekordindehaveren er hidtil den nyligt opdagede Supersonus aekvoreus, der kalder på en forbløffende 150 KHS.

men er den historie rigtig? For at komme til svaret havde forskere brug for at vide, hvad katydider hørte i den fjerne fortid, og det betød at se nærmere på katydid-fossiler. De fossiliserede ører er ikke i sig selv meget informative: de er sjældne og deres struktur svært at finde ud af. Men der er en anden måde at komme til at høre på: fra den detaljerede anatomi af det lydproducerende fil-og-skraberapparat på fossiliserede katydid-vinger. “Disse strukturer er meget større og klarere, og vi kan bruge dem til at genskabe den lyd, de lavede meget nøjagtigt,” siger Montealegre-Å—og ud fra det, udlede, hvad katydids må have hørt.

Blast from the past

i 2012 skabte Montealegre-S og andre bioakustiske eksperter Daniel Robert ved University of Bristol overskrifter, da de brugte denne tilgang til at rekonstruere sangen om en katydid fra Jurassic times, en lyd uhørt i 165 millioner år. Det, der gjorde det muligt, var opdagelsen af en kinesisk fossil katydid med næsten perfekt bevarede vinger. Archaboilus musicus, som det uddøde insekt er blevet navngivet, ville have “sunget” musikalske sange ved frekvenser omkring 6,4 KHS, der lyder mere som en cricket end en moderne katydid. Det passer fint med historien om, at katydids først udviklede hørelse til at kommunikere.

sang fra den fjerne fortid: ved at analysere fil-og-skraberapparatet på en fossiliseret katydids vinger rekonstruerede forskere opkaldet til en katydid fra Jurassic times—for 165 millioner år siden.

siden da har holdet studeret flere fossile katydider, og hvad de finder tyder på, at teorien måske har brug for en revision. Det ser ud til, at nogle gamle katydider brugte ultralyd længe før flagermus eksisterede, siger Montealegre-S. katydider hører også et meget bredere frekvensområde, end de bare havde brug for for at høre sig selv. Efter hans mening antyder dette, at deres ører først udviklede sig ikke til sang, men, ligesom mantiser, til selvbevarelse. “Jeg tror, at deres ører udviklede sig til at høre rovdyr,” fortæller han mig. “Rovdyr laver en mangfoldighed af lyde, og derfor skal ører være i stand til at plukke dem ud.”

Hvis undersøgelser som disse hjælper med at afsløre den evolutionære historie med insekthørelse, lover de også noget mere: muligheden for at aflytte den gamle fortid og få ny indsigt i insektadfærd. De har også gjort mig utålmodig til næste sommer og chancen for at udforske det rige insektliv i de forsigtigt rullende kridtbakker heromkring med nye øjne—og ører, især ører.

om sommeren lever luften over Susseksuelle nedture med en symfoni af insektlyd, mens Græshopper og katydider kvitrer, brummer og klikker i deres søgen efter kærlighed. Hvis jeg spænder mine ører til grænsen, kan jeg måske vælge symaskinens rattle af en stor grøn katydid eller den bløde susende sang af en conehead, og hvis jeg er meget heldig, måske endda de hurtige brandklik af vorte-biteren, Storbritanniens sjældneste katydid. Men hvor meget mere vil jeg mangle? Jeg ville give meget for at have ører, der kan udvælge de sange og lyde, som forskere samler sammen, men at insekter alene kan høre.

denne artikel blev oprindeligt offentliggjort den 27. November 2018 af det kendte magasin, en uafhængig journalistisk bestræbelse fra årlige anmeldelser, og genoptrykkes med tilladelse. Tilmeld dig nyhedsbrevet.