Πώς άκουγαν τα ζώα πριν εφευρεθούν τα αφτιά

Πριν από περίπου 375 εκατομμύρια χρόνια, τα ψάρια βγήκαν στη στεριά. Ήταν οι πρόγονοι των σημερινών σπονδυλωτών ζώων, οι οποίοι χρειάστηκε να περιμένουν ακόμα 100 εκατομμύρια χρόνια μέχρι να αποκτήσουν πλήρως λειτουργικά αφτιά. Τι θα μπορούσε να άκουγαν αυτοί οι πρόγονοί μας όταν πρωτοβγήκαν στην ξηρά;

Δύο ανεξάρτητες έρευνες υποδεικνύουν ότι τα πρώτα χερσαία ζώα δεν ήταν εντελώς κουφά στον αέρα: άκουγαν τις δονήσεις των ηχητικών σημάτων με τους πρωτόγονους πνεύμονές τους.

Τα ψάρια δεν διαθέτουν το εξωτερικό και το μέσο τμήμα του αφτιού, διαθέτουν όμως το εσωτερικό τμήμα, γνωστό ως έσω ους. Τα κύματα πίεσης περνούν μέσα στο σώμα του ψαριού και δονούν απευθείας τα οστά του έσω ωτός.

Αν όμως βγουν στον αέρα, τα ψάρια είναι πρακτικά κουφά. Ο αέρας έχει πολύ μικρότερη πυκνότητα από το νερό και τους ιστούς των θαλάσσιων ζώων, και τα ηχητικά κύματα ανακλώνται στην επιφάνεια του σώματος αντί να το διαπερνούν.

Στα σύγχρονα χερσαία ζώα, το πρόβλημα λύνεται από το πτερύγιο του έξω ωτός που κατευθύνει τους ήχους σε μια μεμβράνη, το τύμπανο του μέσου ωτός. Το τύμπανο με τη σειρά του μεταφέρει τις δονήσεις στα μικρά οστά του έσω αφτιού και τελικά στο ακουστικό νεύρο.

Χωρίς αυτά τα ανατομικά χαρακτηριστικά, θα μπορούσαν άραγε να ακούν τα πρώτα ψάρια που βγήκαν στην ξηρά; Αναζητώντας μια απάντηση, ερευνητές στη Δανία εξέτασαν τον αφρικανικό δίπνευστο Protopterus annectens -οι δίπνευστοι είναι ψάρια που αναπνέουν τόσο με τα βράχια τους όσο και με ένα ζευγάρι υποτυπωδών πνευμόνων, και κατά πάσα πιθανότητα μοιάζουν με τα πρώτα ψάρια που βγήκαν στην ξηρά.

Παρακολουθώντας με ηλεκτρόδια τη δραστηριότητα του ακουστικού νεύρου και γενικά του νευρικού συστήματος, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο αφρικανικός δίπνευστος αντιδρά στους ήχους τόσο μέσα στο νερό όσο και στον αέρα σε συχνότητες άνω των 200 Hz.

Αυτό τους οδήγησε στην ιστορία ότι ο P.annectens αντιλαμβάνεται δονήσεις στον αέρα που κυκλοφορεί στους πνεύμονές τους. Έπρεπε όμως να αποδείξουν την υπόθεσή τους δείχνοντας ότι οι πνεύμονες δονούνται σε αυτές τις συγκεκριμένες συχνότητες. Πράγματι, η τεχνική ακτίνων Χ που εφαρμόστηκε επιβεβαίωσε ότι οι πνεύμονες δονούνται σε συχνότητες γύρω στα 300 Hz, τονίζει η ερευνητική ομάδα στο Journal of Experimental Biology.

Η εικόνα που προσφέρει η μελέτη συμπληρώνεται από τα ευρήματα μιας δεύτερης μελέτης, η οποία δημοσιεύεται στο Proceedings of the Royal Society B. Οι συντάκτες της μελέτης εξετάζουν σαλαμάνδρες, οι οποίες έχουν έσω αφτί αλλά όχι τύμπανο.

Τα πειράματα έδειξαν ότι οι σαλαμάνδρες αντιλαμβάνονται ηχητικά κύματα σε συχνότητες άνω των 120 Hz, ένα εύρος αντίστοιχο με το εύρος συχνοτήτων στις οποίες δονούνται οι πνεύμονες του ζώου.

Σε συνδυασμό, οι δύο έρευνες δείχνουν ότι τα πρώτα χερσαία ζώα δεν αποκλείεται να άκουγαν ήχους στην ξηρά μέσω των πνευμόνων τους, τονίζει ο δικτυακός τόπος του Science.

Κλειδί ήταν οι πνεύμονες, μια σχετικά πρόσφατη καινοτομία της εξέλιξης. Το όργανο αυτό εκτιμάται ότι εμφανίστηκε στα ψάρια πριν από 350 με 400 εκατομμύρια χρόνια, όταν τα επίπεδα οξυγόνου στη θάλασσα είχε πέσει σε υπερβολικά χαμηλά επίπεδα.

Χάρη στους πνεύμονες, τα ψάρια όχι μόνο επιβίωσαν στα ανοξικά νερά, αλλά μπόρεσαν σταδιακά να κατακτήσουν και την ξηρά.

Επιμέλεια: Βαγγέλης Πρατικάκης