Skip to main content

Evolution of the Cochlea and Hearing in Odontocetes

Article Category

Article available in the folowing languages:

Jak zębowce wykorzystują echolokację

W przypadku zębowców echolokacja, odgrywająca rolę specjalnego szóstego zmysłu, pozwala na lokalizowanie pożywienia, a także skuteczną nawigację w mroku oceanicznych głębin. Finansowany ze środków UE projekt koncentruje się na badaniu części ucha wewnętrznego ssaków zwanej ślimakiem, co umożliwi rozgryzienie zagadki sukcesu ewolucyjnego zębowców.

Badania podstawowe

Zębowce to niezwykła grupa ssaków morskich, która ewoluowała przez miliony lat. Najbardziej zadziwiająca jest ich zdolność „widzenia” na dużych głębokościach, gdzie nie dociera światło. Walenie, jak na przykład wieloryby, delfiny i morświny, nie mogąc polegać na swoim wzroku, nauczyły się wykorzystywać potencjał zmysłu słuchu do opanowania umiejętności echolokacji. Ten niesamowity szósty zmysł jest kluczową cechą adaptacyjną w przypadku zębowców (Odontoceti) – najbogatszej gatunkowo linii ssaków morskich. Nie ulega wręcz wątpliwości, że jest to czynnik stojący za ich sukcesem ewolucyjnym. Wieloryby wykorzystują wyostrzony zmysł słuchu, żeby „widzieć” otoczenie, wykrywać drapieżniki, znajdować pożywienie i komunikować się ze sobą. Dotychczasowe badania nad słuchem zębowców były ukierunkowane na doświadczenia z zakresu fizjologii i identyfikację szlaków słuchowych, ale zespół projektu ECHO poszedł nieco inną drogą, koncentrując się na charakterystyce ślimaka.

Trójwymiarowe modele ślimaka

Echolokacja to rodzaj sonaru biologicznego, który wykorzystuje dźwięki o wysokiej częstotliwości wytwarzane w części przedniej głowy, a ostatecznie wykrywane przez ślimak. Korzystając z najnowocześniejszych technik skanowania i wizualizacji oraz ilościowych metod analitycznych, takich jak trójwymiarowa morfometria geometryczna, uczeni zdołali określić różnice w morfologii ślimaka u gatunków Odontoceti. Głównym celem projektu ECHO było zbadanie różnorodnych typów ślimaka u zębowców. „To jest coś, co z pewnością osiągnęliśmy, ponieważ mamy teraz trójwymiarowe modele ślimaków charakterystycznych dla 95 % żyjących gatunków zębowców, a dodatkowo dla przedstawicieli około 20 wymarłych już rodzin zębowców. To ogromny postęp, jeśli chodzi o wielkość naszej próby, która pierwotnie, przed rozpoczęciem tego projektu, była kilkakrotnie mniejsza”, wyjaśnia Travis Park, koordynator projektu i asystent naukowy w Muzeum Historii Naturalnej w Londynie. Projekt miał również na celu zbadanie zdolności echolokacyjnych zębowców pod kątem ewolucji zbieżnej (konwergencji). „Początkowo miało to dotyczyć tylko delfinów rzecznych, ale ostatecznie rozszerzyliśmy nasze prace o analizy dotyczące wszystkich żyjących gatunków zębowców, dzięki czemu nasze badanie zyskało solidniejsze podstawy i szerszą skalę”, zauważa Park. Na podstawie analizy w zakresie konwergencji zespół projektu ECHO był w stanie zgromadzić dane o kluczowym znaczeniu, które doprowadziły do niezwykłych odkryć. Przykładem są dane, które pokazały, że ekstremalne środowisko akustyczne głębin oceanicznych prawdopodobnie wpływa na ograniczenie kształtu ślimaka, powodując konwergencję, czyli upodobnienie się morfologii ślimaka kaszalotów i zyfiowatych. „Mówiąc najogólniej, najważniejszym odkryciem jest fakt, że zdolność echolokacji jest ściśle powiązana z niszą środowiskową/ekologiczną będącą siedliskiem danego gatunku. Jest to o tyle interesujące, że pasuje do tego, co zaobserwowaliśmy w odniesieniu do innych aspektów zmysłu słuchu i budowy anatomicznej zębowców, między innymi czaszki czy żuchwy. Dobrze jest widzieć, że wyniki projektu ECHO wpisują się w bardziej uniwersalną koncepcję”, tłumaczy Park.

Sześć artykułów, rozdział w książce i nie tylko

Przy tak dużej ilości danych zebranych w trakcie projektu badacz nadal zajmuje się ich naukowym opracowaniem. Na ten moment może się pochwalić publikacją sześciu artykułów, kolejnymi trzema, które są w przygotowaniu, a ponadto rozdziałem w książce. „Jak widać, generalnie był to bardzo produktywny czas. W najbliższej przyszłości zamierzam, w miarę możliwości, uzupełnić zestaw danych, jak również wykorzystać nabyte umiejętności i wypracowaną metodologię do szerszego zbadania problematyki ewolucji ssaków morskich, nie ograniczając się jedynie do zmysłu słuchu. Poza tym chciałbym opublikować jeszcze jeden artykuł, który bezpośrednio dotyczy projektu ECHO. Mam nadzieję, że uda mi się to jeszcze w tym roku”.

Słowa kluczowe

ECHO, zębowce, ślimak, echolokacja, słuch, ssak morski, Odontoceti

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania