In einem kleinen fensterlosen Raum an einem heißen Sommertag stehe ich einem entomologischen Rockstar gegenüber. Ich bin an der Universität von Lincoln in Ostengland, in einem Insektarium, einem Raum voller Tanks und Gläser mit Plastikpflanzen und dösenden Insekten. Bevor ich mich versichere, Ich werde einer leuchtend grünen Katydid aus Kolumbien vorgestellt.

„Lernen Sie Copiphora gorgonensis kennen“, sagt Fernando Montealegre-Z, Entdecker dieser sechsbeinigen Berühmtheit. Der Name ist bekannt: Er wurde neben Fotos des goldenen Gesichts des Insekts und des Horns des Miniatur-Einhorns auf der ganzen Welt verbreitet. Der Ruf dieses Katydid beruht jedoch nicht auf seinem Aussehen, sondern auf seinem Gehör. Montealegre-Zs sorgfältige Studien des prächtigen Insekts zeigten, dass es Ohren hat, die unheimlich wie unsere sind, mit entomologischen Versionen von Trommelfellen, Gehörknöchelchen und Cochleas, die ihm helfen, Geräusche aufzunehmen und zu analysieren.

Katydiden – es gibt Tausende von Arten – haben die kleinsten Ohren eines Tieres, eines an jedem Vorderbein knapp unter dem „Knie“.“ Aber ihre geringe Größe und ihre scheinbar seltsame Lage täuschen über die ausgeklügelte Struktur und die beeindruckenden Fähigkeiten dieser Organe hinweg: das Ultraschallklicken von Jagdfledermäusen zu erkennen, die charakteristischen Lieder potenzieller Partner auszuwählen und beim Abendessen zu Hause zu sein. Ein australischer Katydid hat seine auditiven Fähigkeiten genutzt, um Beute auf sehr hinterhältige Weise zu fangen: Es lockt männliche Zikaden in Schlagdistanz, indem es den weiblichen Teil des Zikadenpaarungsduetts nachahmt — ein Trick, der es erfordert, komplexe Klangmuster zu erkennen und genau zu wissen, wann es einspringen muss.

Großartig? Absolut. Unerwartet? Das auch. Bis jetzt hatte ich nie viel über Insektenohren nachgedacht. Insektenaugen und Antennen fallen auf, aber Ohren? Sogar den Adleraugen könnte vergeben werden, wenn sie sich fragen, ob Insekten sie haben. Doch offensichtlich, Einige müssen hören: Die Sommerluft ist gefüllt mit den Trillern, zwitschert und klickt von verliebten Grillen und Heuschrecken, Zikaden und Katydiden, Alle versuchen, einen Partner anzulocken.

Neugierig rufe ich den Neurobiologen Martin Göpfert von der Universität Göttingen an, der das Hören an der Fruchtfliege Drosophila melanogaster untersucht. Erstaunlich, obwohl katydid Ohren sind, er sagt mir, sie sind nur eine von vielen mit erstaunlichen Fähigkeiten: Die Evolution hat so viele Versuche unternommen, Ohren zu formen, das Ergebnis ist eine große Vielfalt an Strukturen und Mechanismen. Die meisten sind schwer zu erkennen, wenn nicht unsichtbar, und in vielen Fällen produzieren und spüren Insekten Geräusche, die so weit über unseren eigenen Bereich hinausgehen, dass wir ihre Fähigkeiten völlig übersehen haben. Aber mit dem Aufkommen neuer Werkzeuge und Technologien kommen immer mehr Beispiele ans Licht.

Sensorbiologen, Akustiker und Genetiker arbeiten zusammen, um herauszufinden, wie sie alle funktionieren, wie und wann sie sich entwickelt haben und warum. Und dank dieses neu gewonnenen Wissens und einer Auswahl fossiler Insekten besteht sogar die verlockende Aussicht, die antike Vergangenheit belauschen zu können, was unserem Verständnis des Lebens und der Zeiten einiger längst verschwundener Tiere eine neue Dimension verleiht.

Als Insekten vor etwa 400 Millionen Jahren zum ersten Mal auftauchten, waren sie taub, erzählt Göpfert. Diese Ahneninsekten diversifizierten sich in mehr als 900.000 Arten, und während die meisten so taub bleiben wie ihre Vorfahren, haben einige die Mittel zum Hören gewonnen. Von den 30 großen Insektenordnungen enthalten neun (bei der letzten Zählung) einige, die hören, und das Hören hat sich in einigen Ordnungen mehr als einmal entwickelt — mindestens sechsmal unter Schmetterlingen und Motten. Die 350.000 Arten dieser blendend vielfältigen Gruppe, die Käfer, sind fast alle taub, aber die wenigen, die Ohren haben, haben sie durch zwei getrennte Evolutionslinien erworben. Alles in allem entstanden Insektenohren mehr als 20 verschiedene Male, ein sicheres Rezept für Abwechslung.

Ohr, dort und überall

Die Lage ist der offensichtlichste Unterschied zwischen den Ohren eines Insekts und denen eines anderen: Es gibt Ohren an Antennen (Mücken und Fruchtfliegen), Vorderbeinen (Grillen und Katydiden), Flügeln (Florfliegen), Bauch (Zikaden, Heuschrecken und Heuschrecken) und an dem, was für einen „Hals“ gilt (parasitäre Fliegen). Bei Motten und Schmetterlingen tauchen Ohren praktisch überall auf, sogar auf Mundstücken. Die Blasengrashüpfer hat eine Fülle von Ohren mit sechs Paaren an den Seiten ihres Bauches. Gottesanbeterinnen haben ein einziges „zyklopisches“ Ohr in der Mitte ihrer Brust.

Dieser anywhere-Goes-Ansatz mag etwas seltsam erscheinen, aber es gibt eine einfache Erklärung: In jedem Fall, in dem sich ein Insektenohr entwickelte, war der Ausgangspunkt ein vorhandenes Sinnesorgan: Ein Dehnungsdetektor, der winzige Vibrationen überwacht, wenn sich benachbarte Körpersegmente bewegen. Diese Detektoren treten im gesamten Insektenkörper auf, aber die Evolution modifizierte typischerweise nur ein einziges Paar – anscheinend fast jedes Paar -, um die durch Schall erzeugten Luftschwingungen wahrzunehmen.Von da an ging jeder neue Versuch, Ohren zu schmieden, noch weiter in seine eigene Richtung, da andere Strukturen kooptiert und neu konfiguriert wurden, um Schall zu erfassen, zu verstärken und zu filtern, die relevanten Informationen zu extrahieren und an das Nervensystem zu übermitteln. Bei Mücken und Fruchtfliegen bewirkt der Schall, dass feine Antennenhaare zittern. Die meisten anderen hörenden Insekten haben „Trommelfelle“: dünne, membranöse Exoskelettflecken, die vibrieren, wenn Schallwellen auftreffen. Einige Trommelfelle werden von luftgefüllten akustischen Kammern unterstützt, andere von flüssigkeitsgefüllten. Die Anzahl und Anordnung der Sinneszellen, die diese Schwingungen erfassen und entschlüsseln — und die Neuronen, die die Signale an das Gehirn senden — variieren ebenfalls von Ohr zu Ohr. Während einige Mottenohren mit nur einem oder zwei Neuronen funktionieren (was Motten zu den schnellsten Respondern macht), hat das Ohr einer männlichen Mücke etwa 15.000 (was es äußerst empfindlich macht).

Einige Ohren sind relativ einfach; andere haben zusätzliche Glocken und Trillerpfeifen, die mit ihrem Lebensstil verbunden sind. Nehmen Sie die parasitäre Fliege Ormia ochracea, die ihre Larven auf einer bestimmten Cricket-Art ablagert, nachdem sie sie anhand ihres charakteristischen Rufs identifiziert und lokalisiert hat. Die Ohren der Fliege sitzen nebeneinander auf ihrem „Hals“ und sind theoretisch zu nahe beieinander, um ihr Ziel genau zu bestimmen. Dank eines elastischen Bandes, das die Trommelfelle verbindet, rocken sie wie eine Wippe auf und ab und sorgen dafür, dass der Schall ein Ohr fraktioniert später trifft als das andere.

Die Ohren von Katydid, wie Montealegre-Z und seine Kollegen so trefflich demonstrierten, sind sowohl in ihrer Komplexität als auch in ihrer Ähnlichkeit mit denen eines Säugetiers einzigartig. Mithilfe eines Mikro-CT-Scanners rekonstruierten die Wissenschaftler das gesamte Hörsystem des Insekts und entdeckten dabei zwei bisher unbekannte Organe. Die erste ist eine kleine, harte Platte hinter dem Trommelfell; die zweite, eine flüssigkeitsgefüllte Röhre, die eine Linie von Sinneszellen enthält. Durch sorgfältige Untersuchungen, bei denen Laser auf das Trommelfell gerichtet wurden und das zurückprallende Licht aufgezeichnet wurde, zeigte das Team, dass die kleine Platte Vibrationen im Trommelfell des Insekts auf die Flüssigkeit in der Röhre überträgt — die gleiche Rolle, die die Knochen in unserem Mittelohr spielen. Das Signal wandert dann in einer Welle entlang der Röhre und über Sinneszellen, die auf verschiedene Frequenzen abgestimmt sind — was dieses Organ zu einer Miniatur macht, ungewickelte Version unserer eigenen, schneckenförmige Cochlea.

Das Team hat nun gezeigt, warum weibliche Katydiden so gut darin sind, einen Partner im Dunkeln zu finden, obwohl ihre Ohren nahe beieinander liegen (nicht so nah wie die der parasitären Ormia, aber nahe genug, um das Lokalisieren von Geräuschen zu einer großen Herausforderung zu machen). Unsere eigenen Ohren liegen auf beiden Seiten unserer (großen) Köpfe und sind weit genug voneinander entfernt, damit ein Geräusch sie zu unterschiedlichen Zeiten und in unterschiedlicher Lautstärke erreichen kann, damit das Gehirn die Quelle berechnen und lokalisieren kann.

Katydids löste das Problem (wiederum auf einzigartige Weise), indem sie einen Atemschlauch vergrößerte, der von einer Pore an der Seite der Brust bis zum Knie verläuft; der Schall erreicht das Trommelfell sowohl von außen als auch von innen über die Röhre. Montealegre-Z und seine Kollegen zeigten, dass Schall diese innere, hintere Route langsamer zurücklegt – so trifft jeder Schall zweimal auf das Trommelfell, aber zu leicht unterschiedlichen Zeiten, was die Fähigkeit des Insekts, die Quelle zu lokalisieren, dramatisch verbessert.

Die bemerkenswerten Ohren der Katydid haben noch nicht alle ihre Geheimnisse preisgegeben, und das Team von Montealegre-Z versucht nun herauszufinden, wie die Rezeptoren in der Insektenversion der Cochlea unterschiedliche Frequenzen auswählen. Der Star dieser Studie ist Phlugis poecila, ein „Kristall“ -Katydid, der nach seiner transparenten äußeren Nagelhaut benannt ist. „Wir werden in der Lage sein, das Hören bei der Arbeit zu beobachten und Prozesse zu sehen, die noch nie zuvor gesehen wurden“, sagt Montealegre-Z.

Wenn das Hören von Insekten sehr unterschiedlich ist, dann auch das, was sie hören. Mückenohren sind gut für vielleicht einen Meter; Die vielohrige Blasengrashüpfer kann aus einem Kilometer oder mehr Entfernung hören. Kricketenohren erkennen niedrige Frequenzen; Gottesanbeterin und Mottenohren sind auf Ultraschall abgestimmt, weit über alles hinaus, was Menschen (oder ihre Hunde) hören können. Wieder andere, wie die eines Katydid, haben ein Breitband-Gehör. „Insekten hören nur, was sie hören müssen“, sagt Göpfert. „Und die Evolution lieferte, was notwendig war.“

Aber was trieb die Evolution dazu, Dehnungsrezeptoren überhaupt in Ohren zu verwandeln und so der Insektenwelt Klang zu verleihen? Das ist eine Frage, die viele Entomologen immer noch beschäftigt. Ein vernünftiger Leitfaden ist, wie Insekten ihre Ohren heute benutzen, aber es ist nur ein Leitfaden, da ein Ohr, das ursprünglich für einen Zweck erworben wurde, leicht über die Äonen hinweg kooptiert worden sein könnte, um einem anderen zu dienen. Eines ist sicher: Wenn Biologen mehr Insektengruppen genauer untersuchen, können einige lang gehegte Vorstellungen den Staub beißen.

Ein Ohr für Gefahr

Bei modernen Insekten besteht eine der Hauptfunktionen der Ohren darin, die Annäherung eines Raubtiers rechtzeitig zu hören, um Maßnahmen zu ergreifen und diese zu vermeiden. Für nachtfliegende Insekten kommt die größte Bedrohung von insektenfressenden Fledermäusen, die Beute mit Ultraschallsonar erkennen und verfolgen, und so ist ihr Gehör auf die Frequenzen der Echolokalisierungsgeräusche der Fledermäuse abgestimmt. Die Insekten reagieren dann mit charakteristischen Bewegungen, um dem Sonarstrahl zu entkommen: scharfe Kurven, Loop-The-Loops, Luft-Boden-Power-Tauchgänge. Bestimmte Tigermotten blockieren sogar das Fledermaussonar mit eigenen Klicks. Experimente haben gezeigt, dass fledermauserkennende Ohren die Überlebenschancen eines Insekts dramatisch verbessern: In einer Studie entkamen Gottesanbeterinnen 76 Prozent der Fledermausangriffe, aber diese Zahl fiel auf 34 Prozent, wenn sie taub waren.

Wenn Raubtiere ein starker Treiber der Evolution sind, ist es auch Sex. Und Sound ist eine effiziente Möglichkeit für ein Insekt, sich mit potenziellen Partnern zu identifizieren: Sound reist gut, funktioniert im Dunkeln und bietet die Möglichkeit, Signature-Songs und private Kommunikation zu entwickeln, die sonst niemand hören kann.

Also, erfolgreicher Sex oder Überleben? Was liegt hinter wessen Ohren?

In einigen Fällen sind sich die Forscher ziemlich sicher. Zikaden scheinen das Gehör zu Paarungszwecken entwickelt zu haben: Nur singende Arten haben Ohren und reagieren nur auf ihre eigenen tiefen Lieder. Für Motten waren Fledermäuse der Auslöser. Lepidoptera gibt es seit etwa 150 Millionen Jahren, aber keine Motten hatten Ohren, bevor echolokalisierende Fledermäuse vor etwa 60 Millionen Jahren auf die Szene kamen. Und viele der Ohrenmotten reagieren nur empfindlich auf die Frequenzen ihrer lokalen Fledermäuse — ein starker Beweis dafür, dass sich die Ohren als Fledermausdetektoren entwickelt haben.

Was aber soll man aus der Gottesanbeterin machen, die das Zyklopenohr besitzt? Heute scheinen Gottesanbeterinnen ihre Ohren ausschließlich als Fledermausdetektoren zu benutzen. Aber Entomologen haben jetzt riesige Datenmengen über die vielfältige Anatomie der Gottesanbeterohren und einen genauen DNA-basierten Stammbaum der Gottesanbeterfamilie, von dem sie das ursprüngliche Gottesanbeterohr zurückverfolgt haben. Es gehörte zu einer Spezies, die vor 120 Millionen Jahren lebte, eher früher als diese sonargesteuerten Fledermäuse. Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass andere Raubtiere als Fledermäuse die Entwicklung ihrer Ohren und einiger anderer Insekten — vielleicht Reptilien, Vögel oder früher Säugetiere – vorangetrieben haben könnten. Tiere, die sich durch das Unterholz bewegen, über Felsen prasseln oder auf einem grünen Ast landen, schweigen selten. Die Geräusche, die sie machen, umfassen hörbare und Ultraschallelemente.

Fliegende Vögel, die seit 150 Millionen Jahren existieren, werden zunehmend als Konkurrenten angesehen. In bahnbrechenden Forschungen zeichneten kanadische Biologen Geräusche auf, die von den schlagenden Flügeln von Chickadees und Eastern Phoebes erzeugt wurden, als sie sich auf Insektenbeute bewegten, und fanden heraus, dass die Flügelschläge eine breite Palette von Frequenzen enthielten, die Insekten erkennen können, von tiefen Tönen, die für Zikaden, Schmetterlinge und Heuschrecken hörbar sind, bis hin zu Ultraschallgeräuschen, die von Motten und Gottesanbetern ausgesucht werden.

Und was ist mit den Katydiden, Besitzern der ältesten Ohren von allen? Moderne Katydiden benutzen ihre Ohren sowohl in der Kommunikation als auch als Fledermausdetektoren. Aber der Katydid-Klangerzeugungsapparat kann durch den Fossilienbestand auf eine frühe Art von Vorfahren zurückgeführt werden, die vor 250 Millionen Jahren lebten, lange bevor Fledermäuse es taten. Die bisher vorherrschende Theorie war also, dass die Entwicklung der Katydid-Ohren einige Wendungen nahm. Die anfängliche Funktion der Ohren bestand darin, es den Katydiden zu ermöglichen, sich gegenseitig zu hören, und später, so das Denken, wurden diese Ohren als Fledermausdetektoren kooptiert. Dies führte zur Erweiterung ihres Hörvermögens vom hörbaren Bereich (unter 20 kHz) auf den Ultraschallbereich (außerhalb der Reichweite des menschlichen Ohrs) — und das wiederum ermöglichte die Entwicklung der komplexeren, höher gelegenen Songs, die Katydids heute ausstellen. Heute singt nur eine Minderheit der Katydiden im hörbaren Bereich, während etwa 70 Prozent Ultraschalllieder und einige wenige außergewöhnlich hohe Lieder haben. Der bisherige Rekordhalter ist der kürzlich entdeckte Supersonus aequoreus, der mit erstaunlichen 150 kHz ruft.

Aber ist diese Geschichte richtig? Um die Antwort zu erhalten, Wissenschaftler mussten wissen, was Katydiden in der fernen Vergangenheit hörten, und das bedeutete, Katydid-Fossilien genau unter die Lupe zu nehmen. Die versteinerten Ohren sind selbst nicht sehr informativ: Sie sind selten und ihre Struktur schwer zu erkennen. Aber es gibt noch einen anderen Weg, um zu hören: von der detaillierten Anatomie des klangerzeugenden Feilen- und Kratzapparats auf versteinerten Katydid-Flügeln. „Diese Strukturen sind viel größer und klarer, und wir können sie verwenden, um den Klang, den sie gemacht haben, sehr genau nachzubilden“, sagt Montealegre-Z — und daraus schließen, was Katydids gehört haben muss.

Explosion aus der Vergangenheit

Im Jahr 2012 machten Montealegre-Z und sein Bioakustik-Experte Daniel Robert von der University of Bristol Schlagzeilen, als sie mit diesem Ansatz das Lied eines Katydid aus der Jurazeit rekonstruierten, ein Klang, der seit 165 Millionen Jahren unerhört ist. Was das möglich machte, war die Entdeckung eines chinesischen Fossils Katydid mit fast perfekt erhaltenen Flügeln. Archaboilus musicus, wie das ausgestorbene Insekt genannt wurde, hätte musikalische Lieder bei Frequenzen um 6,4 kHz „gesungen“ und klang eher wie eine Grille als wie eine moderne Katydid. Das passt gut zu der Geschichte, dass Katydids zuerst das Hören entwickelte, um zu kommunizieren.

Lied aus der fernen Vergangenheit: Durch die Analyse des Feilen-Schaber-Apparats auf den Flügeln eines versteinerten Katydid rekonstruierten Wissenschaftler den Ruf eines Katydid aus der Jurazeit — vor 165 Millionen Jahren.Seitdem hat das Team jedoch mehr fossile Katydiden untersucht, und was sie finden, deutet darauf hin, dass die Theorie möglicherweise überarbeitet werden muss. Es scheint, dass einige alte Katydiden Ultraschall verwendeten, lange bevor Fledermäuse existierten, sagt Montealegre-Z.. Katydiden hören auch einen viel breiteren Frequenzbereich, als sie nur brauchen würden, um sich selbst zu hören. Seiner Meinung nach deutet dies darauf hin, dass sich ihre Ohren zuerst nicht zum Singen entwickelt haben, sondern, ähnlich wie Gottesanbeterinnen, zur Selbsterhaltung. „Ich denke, ihre Ohren haben sich entwickelt, um Raubtiere zu hören“, sagt er mir. „Raubtiere machen eine Vielzahl von Geräuschen, und daher müssen die Ohren in der Lage sein, sie auszuwählen.“

Wenn Studien wie diese dazu beitragen, die Evolutionsgeschichte des Insektenhörens zu entschlüsseln, versprechen sie auch etwas mehr: die Möglichkeit, die antike Vergangenheit zu belauschen und neue Einblicke in das Verhalten von Insekten zu gewinnen. Sie haben mich auch ungeduldig gemacht für den nächsten Sommer und die Chance, das reiche Insektenleben der sanft geschwungenen Kreidehügel mit neuen Augen und Ohren, insbesondere Ohren, zu erkunden.

Im Sommer ist die Luft über den Sussex Downs lebendig mit einer Symphonie von Insektengeräuschen, während Heuschrecken und Katydiden auf ihrer Suche nach Liebe zwitschern, summen und klicken. Wenn ich meine Ohren bis an die Grenze strapaziere, kann ich vielleicht das Nähmaschinenrassel eines großen grünen Katydid oder das leise Zischen eines Coneheads herausgreifen, und wenn ich sehr viel Glück habe, vielleicht sogar die Schnellfeuer-Klicks des Warzenbeißers, der seltensten Katydid Großbritanniens. Aber wie viel mehr werde ich vermissen? Ich würde viel geben, um Ohren zu haben, die die Lieder und Geräusche herausgreifen können, die Wissenschaftler zusammensetzen, aber die Insekten allein hören können. Dieser Artikel wurde ursprünglich am 27. November 2018 vom Knowable Magazine veröffentlicht, einem unabhängigen journalistischen Unternehmen aus Annual Reviews, und wird mit Genehmigung nachgedruckt. Melden Sie sich für den Newsletter an.