Designul uimitor al urechilor de lăcustă

de Jonathan Sarfati
tradus de Iulian Soca (Centrul De Studii Facerea Lumii)

Simțul nostru auditiv are câteva caracteristici deosebite. După cum probabil știți, este greu să auziți pe cineva care vă vorbește de la suprafață atunci când sunteți scufundat în apă sau invers. Acest lucru se datorează faptului că cea mai mare parte a energiei sonore se reflectă la granița dintre aer și apă în loc să pătrundă. Dar auzul nostru necesită același transfer de energie sonoră de la aer la lichid, întrucât celulele noastre senzoriale sunt scufundate în lichid—pentru a evita uscarea. Pe de altă parte, undele sonore încep să existe de la o frecvență extrem de mică.¹

Urechile noastre rezolvă această problemă, numită ”nepotrivire a impedanței acustice”, cu ajutorul celor mai mici oase din corpul nostru: cele trei oase interne ale urechii, care acționează ca și convertoare de impedanță. Timpanul colectează vibrațiile de sunet ale aerului, acestea determinând vibrația oaselor urechii. Aceste oase acționează ca pârghii pentru a mări forța vibrațiilor aplicate pe o fereastră în cohlee. Printr-un analizor de frecvență, căptușit cu fire de păr sensibile, se captează diferite frecvențe și se provoacă impulsuri nervoase. Creierul nostru le interpretează ca pe niște sunete de diferite frecvențe.

Imagine: Dorsolateral view of external ear and tarsus / CC-BY-SA-c.0

Oamenii de știință de la Universitatea din Bristol (Marea Britanie) au descoperit că o insectă folosește aceleasi principii, dar pe o scară mult mai mică.² Copiphora gorgonensis, o lăcustă portocalie din America de Sud, atunci când caută să atragă un partener, scoate un sunet de 23 kHz (23.000 cicluri pe secundă), acest sunet fiind imposibil de auzit de către oameni. La rândul său, masculul trebuie să fie capabil să audă această frecvență cu ultrasunete. Într-adevăr, lăcusta poate auzi sunete de aproximativ 10-50 kHz, astfel încât ele pot realiza, probabil, diferența dintre un partener și un liliac vânător cu abilități uimitoare de ecolocație.³

Urechile unei lăcuste măsoară numai 600 microni (1/40 inch) în lungime⁴ ; sunt de 4 mai mici decât un bob de orez. Acestea se află poziționate pe picioare, nu pe cap, precum la oameni. Noua descoperire constă într-un tub mic, ușor de trecut cu vederea, umplut cu ulei sub presiune—care explodează atunci când este deschis. Astfel, cercetătorii au folosit scanări microscopice de tip CAT pentru a le analiza. Lăcusta are un timpan conectat printr-o pârghie la o placă din interiorul tubului, iar partea din exterior (aer) a pârghiei este mai lungă decât partea din interior (lichidă). Prin urmare, orice vibrații sonore din aer generează mișcări mai mici, dar cu o forță mai mare în lichidul din tub, unde celulele senzorilor le detectează. Acesta este un sistem foarte eficient, mai simplu și mai robust decât al nostru, dar la o scară mult mai mică.

Cu toate acestea, cercetătorii au oferit omagiul ”obligatoriu” evoluției. Ei au declarat că urechile omului și ale lăcustelor sunt un mare exemplu de evoluție convergentă. Adică, presupusele structuri care nu au legătură, au evoluat pentru a îndeplini aceeași funcție. Dar probele și descoperirile se potrivesc mai degrabă cu dorința unui Creator de a rezolva aceleași probleme acustice folosind aceleași principii aplicate în moduri remarcabil diferite. Într-adevăr, cercetătorul Fernando Montealegre Zapata, spune că „eficiența acestui mic sistem ar putea inspira inginerii să creeze microsenzori pe baza designului urechii de lăcustă”.⁴ Ron Hoy, profesor la catedra de Neurobiologie și Comportament la Universitatea Cornell, se întreabă ce fel de senzori inspirați de lăcuste „ar putea face mâinile unui inginer cu imaginație”?⁵