Летучим мышам в эхолокации помогают кости
Биологам удалось найти анатомический признак, позволяющий точно определить, способна ли к эхолокации летучая мышь. Более того, признак работает не только на ныне живущих видах, но и на ископаемых. И поможет решить, чему мыши научились раньше -- локации или полетам.
Большинство летучих мышей способны к эхолокации и издают звуковые сигналы при помощи гортани. Хотя, как выяснилось, среди группы нелоцирующих мышей есть те, которые используют щелчки языком, а один вид издает звук крыльями. Эхолокация позволяет летающим ночным животным ориентироваться и успешно охотиться на насекомых в темноте.
Международная команда исследователей из пяти научных институтов Великобритании, Канады и Австрии под руководством Брука Фентона (Brock Fenton), профессора Университета Западного Онтарио (University of Western Ontario) в Лондоне, открыла механизм эхолокации, которым пользуется основная масса летучих мышей. Ученые использовали метод микрокомпьютерной томографии, позволивший им получить трехмерное изображение тонких деталей строения таких мелких животных без вскрытия.
Мышь из банки под томограф
Ученые работали с зафиксированными в жидкости музейными образцами летучих мышей из коллекции Королевского музея Онтарио. С помощью микрокомпьютерного сканера, созданного в Исследовательском институте Робартса (Robarts Research Institute) Университета Западного Онтарио, они изучили 35 животных, принадлежащих к 26 видам летучих мышей. Из них 21 вид использует для звуков гортань, один вид использует язык, а четыре вообще не умеют эхолоцировать. Как говорят авторы работы, в ходе исследования музейная коллекция не пострадала.
Чтобы получать информацию об окружающем мире путем эхолокации, животному нужно сравнивать представление того и другого в мозге. Для точного и оперативного сравнения издаваемый гортанью звук должен непосредственно передаваться на внутреннее ухо. Эту роль, как выяснили биологи, у летучих мышей выполняет маленькая стилохиоидная косточка, соединяющая гортань с барабанной косточкой среднего уха.
Костяная цепь для передачи сигнала
Трехмерное изображение продемонстрировало, что у всех видов летучих мышей, которые используют для эхолокации гортань, стилохиоидная косточка одним концом сочленяется с гортанью, а другим концом -- с барабанной косточкой. У этих видов стилохиоидная косточка видоизменена: она уплощена к концу наподобие весла. В то же время у других видов стилохиоидная косточка не соединена с барабанной.
На примере наиболее крупной летучей мыши Eptesicus fuscus ученые построили механическую модель, которая продемонстрировала, как звуковой сигнал передается по системе костей. Пройдя через нее, он попадает в барабанную перепонку, а оттуда достигает внутреннего уха, из которого поступает в мозг. Где и происходит сравнение испускаемого и отраженного сигналов.
Так ученые нашли простой признак, позволяющий отличить эхолоцирующих летучих мышей от прочих. К тому же можно судить об этой черте как для ныне живущих, так и для ископаемых видов.
Последнее особенно интересно, так как позволяет разобраться в особенностях эволюции летучих мышей. У специалистов существуют три точки зрения на то, что произошло вначале -- полет, эхолокация или одновременно. Теперь это можно точно выяснить по ископаемым остаткам. Так, раньше считали, что вымершие в эоцене летучие мыши Onychonycteris finneyi не могли эхолоцировать. Теперь ученые думают наоборот, потому что нашли в их ископаемых костях ключевое сочленение костей.
Статья о роли костей в эхолокации будет опубликована в ближайшем выпуске Nature.