Fantastiske ører:

I et lille rum uden vinduer på en sviende sommerdag står jeg ansigt til ansigt med en entomologisk rockstjerne. Jeg befinder mig på University of Lincoln i det østlige England, inde i et insektarium, et rum foret med tanke og krukker med plastikplanter og døsende insekter. Før jeg ved af det, bliver jeg præsenteret for en livlig grøn katydid fra Colombia.

“Mød Copiphora gorgonensis,” siger Fernando Montealegre-Z, der har opdaget denne seksbenede berømthed. Navnet er velkendt: Det er blevet spredt over hele verden sammen med billeder af insektets gyldne ansigt og en enhjørningehorn i miniaturestørrelse. Katydidens berømmelse hviler dog ikke på dens udseende, men på dens hørelse. Montealegre-Z’s omhyggelige studier af det storslåede insekt afslørede, at det har ører, der minder meget om vores, med entomologiske versioner af trommehinder, knogler og sneglehuse, der hjælper det med at opfange og analysere lyde.

Katydider – der findes tusindvis af arter – har de mindste ører af alle dyr, nemlig et på hvert forben lige under “knæet”. Men deres lille størrelse og tilsyneladende mærkelige beliggenhed afslører disse organers sofistikerede struktur og imponerende evner: de kan opfange ultralydsklik fra jagende flagermus, opfange potentielle partneres karakteristiske sange og finde hjem til aftensmaden. En australsk katydid har udnyttet sine auditive evner til at fange byttet på en meget lusket måde: Den lokker cikadehanner inden for rækkevidde ved at efterligne den kvindelige del af cikadernes parringsduet – et trick, der kræver, at den kan genkende komplekse lydmønstre og præcis, hvornår den skal slå til.

Vildt? Helt sikkert. Uventet? Også det. Jeg havde aldrig tænkt meget over insektører før nu. Insekters øjne og antenner skiller sig ud, men ørerne? Selv ørneøjne kunne undre sig over, at insekter har dem. Alligevel er det klart, at nogle må høre: Sommerluften er fyldt med triller, kvidren og klik fra elskovsglade fårekyllinger og græshopper, cikader og katydider, som alle forsøger at tiltrække en partner.

Nysgerrigheden er vakt, og jeg ringer til neurobiologen Martin Göpfert ved universitetet i Göttingen i Tyskland, som studerer hørelsen hos frugtfluen Drosophila melanogaster. Selv om katydidernes ører er fantastiske, fortæller han mig, er de blot en af mange med forbløffende evner: Evolutionen har gjort så mange forsøg på at forme ørerne, at resultatet er en enorm mangfoldighed af strukturer og mekanismer. De fleste er svære at få øje på, for ikke at sige usynlige, og i mange tilfælde producerer og opfatter insekterne lyde så langt uden for vores eget område, at vi helt har overset deres evner. Men med fremkomsten af nye værktøjer og teknologier kommer der stadig flere eksempler frem i lyset.

Sensorbiologer, akustikere og genetikere arbejder sammen for at finde ud af, hvordan de alle fungerer, hvordan og hvornår de har udviklet sig, og hvorfor. Og takket være en del af denne nyfundne viden og et udvalg af fossile insekter er der endda den fristende udsigt til at kunne lytte med i den gamle fortid og tilføje en ny dimension til vores forståelse af livet og tiden for nogle for længst forsvundne dyr.

Da insekterne først dukkede op for ca. 400 millioner år siden, var de døve, fortæller Göpfert. Disse forfædres insekter fortsatte med at diversificere sig til mere end 900.000 arter, og selv om de fleste stadig er lige så døve som deres forfædre, fik nogle af dem mulighed for at høre. Af de 30 større insektordener omfatter ni (ved sidste optælling) nogle, der kan høre, og hørelse har udviklet sig mere end én gang i nogle ordener – mindst seks gange blandt sommerfugle og natsommerfugle. De 350.000 arter i den mest blændende mangfoldige gruppe, billerne, er næsten alle døve, men de få arter, der har ører, har erhvervet dem gennem to separate udviklingslinjer. Alt i alt er insekternes ører opstået mere end 20 forskellige gange, hvilket er en sikker opskrift på variation.

Ore, der og alle vegne

Lokaliteten er den mest tydelige forskel mellem et insekts ører og et andet insekts ører: Der er ører på antennerne (myg og frugtfluer), på forbenene (græshopper og katydider), på vingerne (spidssnudetvinger), på bugen (cikader, græshopper og græshopper) og på det, der ligner en “hals” (snyltefluer). Hos møl og sommerfugle optræder ørerne praktisk talt overalt, selv på munddele. Blæregræshoppen har en overflod af ører med seks par langs siderne af bagkroppen. Bedemantiser har et enkelt, “cyklopisk” øre midt på brystet.

Denne anywhere-goes-tilgang kan virke lidt underlig, men der er en simpel forklaring: I alle tilfælde, hvor et insektøre udviklede sig, var udgangspunktet et eksisterende sanseorgan: en strækningsdetektor, der overvåger små vibrationer, når nabokroppens segmenter bevæger sig. Disse detektorer findes i hele insektkroppen, men evolutionen har typisk kun ændret et enkelt par – tilsyneladende næsten alle par – til at opfatte de luftbårne vibrationer, der genereres af lyd.

Derfra gik hvert nyt forsøg på at skabe ører endnu længere i sin egen retning, idet andre strukturer blev koopereret og omkonfigureret til at opfange, forstærke og filtrere lyd, udtrække de relevante oplysninger og formidle dem til nervesystemet. Hos myg og frugtfluer får lyden de fine antennehår til at ryste. De fleste andre hørende insekter har “trommehinder”: tynde, membranagtige pletter af exoskelet, der vibrerer, når lydbølger rammer dem. Nogle trommehinder har luftfyldte akustiske kamre bagved, andre har væskefyldte kamre. Antallet og placeringen af de sanseceller, der registrerer og afkoder disse vibrationer – og de neuroner, der sender signalerne til hjernen – varierer også fra øre til øre. Så mens nogle mølører fungerer med kun en eller to neuroner (hvilket gør møl til de hurtigste respondenter), har en hanmygs øre omkring 15.000 (hvilket gør det yderst følsomt).

Nogle ører er relativt enkle; andre har ekstra klokker og fløjter, der er knyttet til deres livsstil. Tag den parasitiske flue Ormia ochracea, som sætter sine larver på en bestemt art af græshopper efter at have identificeret og lokaliseret den ud fra dens karakteristiske kald. Fluens ører sidder side om side på dens “hals” og er teoretisk set for tæt på hinanden til at kunne lokalisere dens mål. Alligevel vinder de prisen for nøjagtig lokalisering takket være et elastikbånd, der forbinder trommehinderne, så de vipper op og ned som en vippe, hvilket sikrer, at lyden rammer det ene øre lidt senere end det andet.

Katydidernes ører er, som Montealegre-Z og hans kolleger så fint demonstrerede, unikke både i deres kompleksitet og i deres lighed med pattedyrs ører. Ved hjælp af en mikro-CT-scanner rekonstruerede forskerne hele insektets høresystem og opdagede i den forbindelse to hidtil ukendte organer. Det første er en lille, hård plade bag trommehinden, det andet er et væskefyldt rør med en række sanseceller. Ved hjælp af omhyggelige undersøgelser, hvor de bl.a. lyste med laser på trommehinden og registrerede det lys, der kom tilbage, viste holdet, at den lille plade overfører vibrationer i insektets trommehinde til væsken i røret – den samme rolle, som knoglerne i vores mellemøre spiller. Signalet bevæger sig derefter i en bølge langs røret og over sanseceller, der er indstillet på forskellige frekvenser – hvilket gør dette organ til en miniature, oprullet udgave af vores egen snegleformede snegleformede cochlea.

Teamet er nu gået videre for at vise, hvorfor katydidehunner er så gode til at finde en partner i mørke, selv om deres ører sidder tæt sammen (ikke så tæt som hos den parasitiske Ormia, men tæt nok til at gøre det til en stor udfordring at finde lyden). 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 med forskellig lydstyrke til, at hjernen kan beregne og lokalisere kilden.

Katydider løste problemet (igen på en unik måde) ved at forstørre et åndedrætsrør, der går fra en pore i siden af brystet til knæet; lyden når trommehinderne både udefra og indefra via røret. Montealegre-Z og hans kolleger viste, at lyden bevæger sig langsommere ad denne indre, tilbagevendende vej – så hver lyd rammer trommehinden to gange, men på lidt forskellige tidspunkter, hvilket dramatisk forbedrer insektets evne til at lokalisere kilden.

Katydidens bemærkelsesværdige ører har endnu ikke opgivet alle deres hemmeligheder, og Montealegre-Z’s hold forsøger nu at finde ud af, hvordan receptorerne i insektversionen af sneglehøret opfanger forskellige frekvenser. Stjernen i denne undersøgelse er Phlugis poecila, en “krystal”-katydid, der er opkaldt efter sin gennemsigtige ydre kutikula, en egenskab, der gør det muligt for holdet at registrere og måle processer, mens de foregår. “Vi vil være i stand til at se hørelsen på arbejde og se processer, som vi aldrig har set før”, siger Montealegre-Z.

Hvis det varierer enormt, hvordan insekter hører, så varierer det også, hvad de hører. Myggenes ører er gode til måske en meter, mens den mangeørede blæregræshoppe kan høre fra en kilometer eller mere væk. Grilleører registrerer lave frekvenser; mantis- og mølører er indstillet på ultralyd, langt ud over alt, hvad mennesker (eller deres hunde) kan høre. Andre igen, som f.eks. katydidernes, har en bredbåndshørelse. “Insekterne hører kun det, de har brug for at høre”, siger Göpfert. “Og evolutionen sørgede for det, der var nødvendigt.”

Men hvad drev evolutionen til at forvandle strækreceptorer til ører i første omgang og dermed bringe lyd ind i insektverdenen? Det er et spørgsmål, som stadig ligger mange entomologer på sinde. En rimelig rettesnor er den måde, insekterne bruger deres ører på i dag, men det er kun en rettesnor, da et øre, der oprindeligt blev erhvervet til ét formål, let kan være blevet omdannet i løbet af æonerne til at tjene et andet formål. En ting er sikkert: Efterhånden som biologer undersøger flere insektgrupper mere detaljeret, kan det være, at nogle længe fastlåste opfattelser bider i støvet.

Et øre for fare

Hos moderne insekter er en af ørernes primære funktioner at høre, når et rovdyr nærmer sig, i tide til at skride ind og undgå det. For insekter, der flyver om natten, kommer den største trussel fra insektædende flagermus, der opdager og sporer byttet med ultralydssonar, og derfor er deres hørelse indstillet på frekvenserne af flagermusenes ekkolokaliseringsklik. Insekterne reagerer derefter med karakteristiske bevægelser for at undslippe sonarstrålen: skarpe sving, loop-the-loops, kraftdyk fra luft til jord. Visse tigermøl blokerer endda flagermusens sonar med deres egne klik. Eksperimenter har vist, at flagermusdetekterende ører dramatisk forbedrer insekternes chancer for at overleve et angreb: I en undersøgelse undslap mantiser 76 procent af flagermusangrebene, men det tal faldt til 34 procent, når de blev døve.

Hvis rovdrift er en stærk drivkraft for evolutionen, så er sex det også. Og lyd er en effektiv måde for et insekt at identificere sig selv på over for potentielle partnere: Lyd er let at finde frem, fungerer i mørke og giver mulighed for at udvikle signatursange og privat kommunikation, som ingen andre kan høre.

Så, vellykket sex eller overlevelse? Hvad ligger bag hvis ører?

I nogle tilfælde er forskerne rimeligt sikre. Cikader ser ud til at have udviklet hørelsen til parringsformål: Kun de syngende arter har ører, og de er kun følsomme over for deres egen lavtsiddende sang. For møl var det flagermus, der var den udløsende faktor. Lepidoptera har eksisteret i ca. 150 millioner år, men ingen møl havde ører, før de ekkolokaliserende flagermus kom på banen for ca. 60 millioner år siden. Og mange af de øreformede møl er kun følsomme over for de frekvenser, der anvendes af deres lokale flagermus – et stærkt bevis på, at ørerne har udviklet sig som flagermusdetektorer.

Hvad skal man dog stille op med mantisen, som er ejer af det cyklopiske øre? I dag synes mantiser udelukkende at bruge deres ører som flagermusdetektorer. Men entomologer har nu store mængder af data om mantisørernes varierede anatomi og et nøjagtigt DNA-baseret mantis-stamtræ, hvorfra de har sporet det oprindelige mantisøre. Det tilhørte en art, der levede for 120 millioner år siden, hvilket er noget tidligere end de sonarstyrede flagermus. Der er stadig flere beviser for, at andre rovdyr end flagermus kan have tilskyndet til udviklingen af deres og andre insekters ører – måske krybdyr, fugle eller tidlige pattedyr. Dyr, der bevæger sig gennem undervegetationen, som triller over klipper eller lander på en gren med blade, er sjældent lydløse. De lyde, de laver, indeholder både hørbare og ultralydslignende elementer.

Flyvende fugle, som har eksisteret i 150 millioner år, bliver i stigende grad set som udfordrere. I banebrydende forskning har canadiske biologer optaget de lyde, der genereres af vingerne fra mejser og fønikser, når de bevæger sig ind på insektbytte, og de fandt ud af, at vingeslagene omfatter et bredt spektrum af frekvenser, som insekter kan opfatte, fra lave lyde, der kan høres af cikader, sommerfugle og græshopper, til ultralydslyde, der opfanges af møl og puppehvepse.

Og hvad med katydiderne, som har de ældste ører af dem alle? Moderne katydider bruger deres ører både til at kommunikere og som flagermusdetektorer. Men katydidernes lydproducerende apparat kan gennem de fossile optegnelser spores tilbage til en tidlig type forfader, der levede for 250 millioner år siden, altså længe før flagermusene gjorde det. Så den fremherskende teori har indtil nu været, at udviklingen af katydidernes ører har taget nogle omgange. Ørene havde oprindeligt til formål at gøre det muligt for katydiderne at høre hinanden, og senere blev ørerne, ifølge teorien, brugt til at fungere som flagermusdetektorer. Dette førte til en udvidelse af deres hørelse fra det hørbare område (under 20 kHz) til det ultrasoniske område (uden for menneskets ører) – og det gjorde det igen muligt at udvikle de mere komplekse, højttalende sange, som katydiderne har i dag. I dag er det kun et mindretal af katydiderne, der synger i det hørbare område, mens ca. 70 % har ultralydssange, og nogle få har usædvanligt høje sange. Rekordindehaveren er indtil videre den nyligt opdagede Supersonus aequoreus, som kalder ved forbløffende 150 kHz.

Men er den historie rigtig? For at komme frem til svaret var forskerne nødt til at vide, hvad katydider hørte i en fjern fortid, og det betød, at de måtte se nærmere på katydid-fossiler. De fossile ører er ikke i sig selv særlig informative: De er sjældne, og det er svært at se deres struktur. Men der er en anden måde at få fat i hørelsen på: ud fra den detaljerede anatomi af det lydproducerende file-og-skraber-apparat på fossiliserede katydidevinger. “Disse strukturer er meget større og tydeligere, og vi kan bruge dem til at genskabe den lyd, de lavede, meget nøjagtigt”, siger Montealegre-Z – og ud fra det kan vi udlede, hvad katydiderne må have hørt.

Sprængning fra fortiden

I 2012 skabte Montealegre-Z og kollegaen Daniel Robert, der er ekspert i bioakustik ved University of Bristol, overskrifter, da de brugte denne metode til at rekonstruere sangen fra en katydid fra juraen, en lyd, der ikke var hørt i 165 millioner år. Det, der gjorde det muligt, var opdagelsen af en kinesisk fossil katydide med næsten perfekt bevarede vinger. Archaboilus musicus, som det uddøde insekt er blevet kaldt, ville have “sunget” musikalske sange ved frekvenser på omkring 6,4 kHz, hvilket lød mere som en græshoppe end en moderne katydid. Det passer fint med historien om, at katydider først udviklede hørelsen til at kommunikere.

Siden da har holdet dog undersøgt flere fossile katydider, og det, 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-Z. Katydiderne hører også et meget bredere frekvensområde, end de ville have brug for bare for at høre sig selv. Det tyder efter hans mening på, at deres ører først udviklede sig ikke til at synge, men, ligesom hos mantiser, til selvbevarelse. “Jeg tror, at deres ører udviklede sig til at høre rovdyr,” fortæller han mig. “Rovdyr laver en lang række forskellige lyde, og derfor skal ørerne være i stand til at skelne dem.”

Hvis undersøgelser som disse er med til at opklare insekthørelsens udviklingshistorie, lover de også noget mere: muligheden for at lytte til den gamle fortid og få ny indsigt i insekternes adfærd. De har også gjort mig utålmodig til næste sommer og muligheden for at udforske det rige insektliv i de blidt bølgende kridtbakker her i området med nye øjne – og ører, især ører.

Om sommeren er luften over Sussex Downs levende med en symfoni af insektlyde, når græshopper og katydider kvidrer, summer og klikker i deres søgen efter kærlighed. Hvis jeg anstrenger mine ører til det yderste, kan jeg måske opfange en stor grøn katydids symaskine-raslen fra en stor grøn katydid eller en keglehovedets bløde hvæsende sang, og hvis jeg er meget heldig, kan jeg måske endda opfange de hurtige klik fra vortebideren, Storbritanniens mest sjældne katydid. Men hvor meget mere vil jeg gå glip af? Jeg ville give meget for at have ører, der kan opfange de sange og lyde, som forskerne er ved at sammensætte, men som kun insekterne kan høre.