Invertebrati senza orecchie con capacità uditive

Si sveglia C. elegans È comunemente usato come modello per studiare la biologia sensoriale (oltre che per studiare lo sviluppo embrionale e l’invecchiamento) perché il suo sistema nervoso è relativamente giovane e ben noto. Inoltre, i vermi hanno sviluppato un’ampia varietà di sistemi sensoriali per poter sopravvivere in ambienti ostili. Precedenti studi hanno già dimostrato che hanno i sensi del tatto, Odore, gusto , Scena (sebbene non abbiano organi visivi) e propriocezione. L’unica cosa che manca è l’ascolto nel loro repertorio!

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Significato chiave per sfuggire ai predatori

In tutte le specie, compreso l’uomo, l’udito è fondamentale per identificare rapidamente la fonte del pericolo; Nel regno animale, le capacità uditive aiutano non solo a localizzare un predatore, ma anche a identificare la preda. Poiché ovviamente favorisce la sopravvivenza degli individui, si potrebbe pensare che il senso dell’udito si sia evoluto largamente attraverso tutti i rami degli animali. Ma l’ipotesi è di difficile verifica, soprattutto nel caso degli invertebrati acquatici: è già difficile distinguere tra la vera risposta comportamentale alle onde sonore e le semplici vibrazioni dell’acqua.

Recenti ricerche hanno dimostrato che C. elegans Vive nel compost e nel materiale in decomposizione sopra il suolo, il che significa che è più vulnerabile ad alcuni dei suoi predatori (come gli artropodi), le cui attività producono un suono udibile. Quindi i ricercatori hanno ipotizzato che questi vermi potrebbero mostrare risposte comportamentali avverse ai suoni udibili, che potrebbero aiutarli a fuggire dai loro predatori.

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Attraverso una serie di esperimenti, i ricercatori hanno dimostrato che quando veniva emesso un rumore, i vermi – anche se non avevano organi dell’udito – si allontanavano da esso (una reazione chiamata suono), indicando che erano in grado di sentire e distinguere dove suono è. Veniva da frequenze fino alla gamma dei kilohertz. Questa ricerca ha importanti implicazioni per la comprensione di altri animali. ” Il nostro studio mostra che gli animali può senza orecchie Ragazzo Non dovrebbe essere insensibile al suono Scrivi agli studiosi in revisione neurone.

Una gamma di frequenze più ampia di quella di alcuni vertebrati

C. elegans È un verme molto piccolo, lungo solo un millimetro. Quindi i ricercatori hanno sviluppato un sistema che consente di trasmettere stimoli sonori tramite un altoparlante a parti molto specifiche del corpo del verme (verso la testa o la coda). In particolare, gli stimoli acustici trasmessi alla testa (2 sec., frequenza 1 kHz, livello di pressione sonora 80 dB) hanno impedito ai vermi di muoversi in avanti e hanno persino provocato il movimento all’indietro. Al contrario, quando il suono era diretto verso la coda del verme, gli stimoli sonori provocavano un movimento in avanti.

(A) Schema dell’esperimento. (B) Schermate che mostrano che uno stimolo sonoro porta all’attivazione del suono nel worm. (c) Sia che il suono sia diretto alla testa (grafico a sinistra) o alla coda (grafico a destra), il verme mostra un comportamento di evitamento. (d) I vermi rispondono al suono in modo dipendente dalla frequenza. (e) Lo stesso comportamento è stato osservato nei vermi mutanti (i cui neuroni recettori tattili erano inibiti). Crediti: A.J. Iliff et al. Neurone, 2021.

Significativamente, i ricercatori hanno notato che i vermi hanno risposto al suono a frequenze da 100 Hz a 5 kHz, che è una gamma di frequenze più ampia rispetto ad alcuni animali vertebrati (come la maggior parte dei pesci e delle tartarughe). La soglia di attivazione, il volume necessario per attivare le risposte di evitamento, varia con le frequenze sonore, raggiungendo l’intervallo di 50-60 dB a frequenze più basse.

Come possiamo garantire che questo comportamento sia effettivamente causato dal suono emesso e non dalle vibrazioni trasmesse dal substrato (qui, la piastra di agar)? In questo caso, sperimenteremo una risposta al tocco, non al suono. Questo tipo di comportamento, chiamato meccanico-sensoriale, è già stato descritto: è mediato da neuroni recettori tattili. Così, per togliere ogni dubbio, i ricercatori hanno condotto l’esperimento con vermi mutanti, in cui questi neuroni sono stati interrotti. Come si è scoperto, si sono comportati proprio come le loro controparti, confermando che il suono acustico è effettivamente riprodotto da suoni aerei e non dalle vibrazioni del substrato.

Animali che sentono attraverso la pelle

Se non hanno orecchie, come fanno questi vermi a sentire i suoni? I ricercatori spiegano che l’onda sonora fa vibrare la pelle C. elegans, che funge da trasduttore di pressione sonora in movimento meccanico (come i timpani di insetti e vertebrati). Il corpo del verme è ricoperto dalla cosiddetta cuticola, che è una sottile membrana elastica costituita principalmente da collagene. Utilizzando la misurazione della vibrazione laser Doppler, i ricercatori hanno scoperto che la superficie della cuticola del verme vibra attivamente sotto l’influenza del suono.

(a) Un diagramma schematico che descrive il sistema di misurazione delle vibrazioni utilizzato per misurare le vibrazioni. (B e C) Misure di spostamento e velocità delle vibrazioni sonore a livello della pelle e del substrato del verme. Titoli di coda: A.J. Iliff et al., Neuron, 2021.

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Il team ha anche identificato due neuroni sensibili al suono responsabili del comportamento vocale: i neuroni FLP e PVD, che secondo lo studio richiedono un tipo distinto di canale di meccanotrasduzione per trasmettere segnali sonori (rispetto a ciò che osserviamo nei vertebrati).

In sintesi, questo studio supporta l’idea che l’udito può svilupparsi più volte indipendentemente tra diverse popolazioni animali (in contrasto con la vista, che è apparsa relativamente presto e probabilmente solo una volta durante questo periodo). “Sviluppo”). Aumenta anche la possibilità che altri invertebrati siano senza orecchie, in particolare molluschi come C. elegansI ricercatori hanno concluso che, come i molluschi terrestri, le tenie e le tenie, possono anche possedere la capacità di sentire.