Danske forskere afslører hvordan hørelse opstod

Lungefisk og salamandre kan høre, selvom de hverken har et ydre øre eller et trommehindemellemøre. Derfor kunne de tidlige landlevende hvirveldyr sandsynligvis også høre for 300 millioner år siden. Det viser nye studier af danske forskere.

04.02.2015 | Christian Bech Christensen & Peter Teglberg Madsen

Øret hos lungefisk er en god model for øret hos de første landlevende hvirveldyr. Nyt studie viser at de godt kan høre lyd i luft selvom de ingen trommehinder har. (Foto: Christian Bech Christensen)

Forskerne har spillet lyde for dyrene både under vand og i et lyddødt rum (som på billedet), og målt de resulterende nervesvar i hørenerven og hjernestammen vha. elektroder i huden. (Foto: Christian Bech Christensen)

Ved at skanne dyrene i en CT-skanner kunne forskerne se, hvordan opbygningen af øret ændrer sig henover metamorfosen i axolotlen. Figuren viser 3D-figurre lavet på baggrund af CT skanninger. På billederne ses en ung axolotl (øverst), en voksen axolotl (i midten) og en voksen tigersalamander (nederst). (Foto: Christian Bech Christensen)

Ørene hos lungefisk og salamandre er gode modeller for forskellige udviklingstrin af ørene hos de tidlige landlevende hvirveldyr. To nye studier publiceret i de anerkendte tidsskrifter Proceedings of the Royal Society B og The Journal of Experimental Biology viser, at lungefisk og salamandre kan høre, selvom de hverken har et ydre øre eller et trommehindemellemøre, og derfor tyder studierne på, at også de tidlige landlevende hvirveldyr kunne høre før udviklingen af trommehindemellemøret. Forskningsresultaterne gør os dermed klogere på udviklingen af hørelse for 250-350 millioner år siden.

De fysiske egenskaber for luft og væv er meget forskellige og derfor bliver op mod 99,9 % af lydenergien teoretisk set reflekteret, når lydbølger rammer dyr i luft. Hos mennesker og mange andre landlevende hvirveldyr kan øret opdeles i tre dele: Det ydre øre, mellemøret og det indre øre. Det ydre øre indfanger de lydbølger, der rammer det og leder dem ind i øregangen. I mellemøret overføres tryksvingningerne i luften via trommehinden og én eller tre mellemøreknogler til væskebevægelser i det indre øre, hvor oversættelsen af lydbølger til nervesignaler finder sted. Trommehindemellemøret forbedrer overførslen af lydenergi fra omgivelserne til sansecellerne i det indre øre med op mod 1.000 gange, og har derfor en stor betydning for hørelsen hos landlevende hvirveldyr. Dette afspejles i, at det findes i forskellige udformninger hos langt de fleste nulevende pattedyr, fugle, krybdyr og padder, der lever på landjorden. Tilgængelige palæontologiske data tyder dog på, at trommehindemellemøret med stor sandsynlighed først opstod i Trias ca. 100 millioner år efter, at hvirveldyrene gik på land i Kultiden. Hermed kan hvirveldyrene have været døve de første 100 millioner år på land.

Det er i sagens natur ikke muligt at undersøge hørelsen hos de tidlige landlevende hvirveldyr, da de for længst er uddøde. Ved at undersøge hørelsen hos nulevende hvirveldyr med en sammenlignelig øreopbygning er det dog muligt at blive klogere på hørelsen hos de tidlige landlevende hvirveldyr og udviklingen af hørelse i luft. Et team af danske forskere fra Aarhus Universitet, Aarhus Universitetshospital og Syddansk Universitet har derfor undersøgt hørelsen hos lungefisk og salamandre, der har en øreopbygning, der er sammenlignelig med den, forskellige former af de tidlige landlevende hvirveldyr havde.

Hørelsen hos lungefiskene og salamandrene blev undersøgt ved at måle nervesignalerne i hørenerven og hjernestammen som funktion af lydstimulering ved forskellige frekvenser og med forskellige niveauer. Overraskende viste målingerne, at ikke bare de landlevende voksne salamandre, men også de fuldstændig vandlevende unge salamandre og endda lungefiskene, som er fuldstændig utilpasset hørelse i luft, kunne høre lyd i luft på trods af det manglende trommehindemellemøre. Ved at undersøge dyrenes vibrationssans kunne forskerne vise, at både lungefisk og salamandre hører lyd ved at sanse de vibrationer, som lydbølgerne inducerer, når de rammer dem.

Resultaterne viser, at selv hvirveldyr uden ydre- og mellemøre godt kan høre luftbåren lyd. Dette betyder, at tilpasningen til hørelse i luft efter overgangen fra vand til land i Kultiden formentlig var en gradvis proces, og at de tidlige landlevende hvirveldyr uden trommehindemellemører ikke var døve for lyd i luft igennem de første 100 millioner år på land. Udover at gøre os klogere på hørelse generelt, kan resultaterne i fremtiden give inspiration til udviklingen af kliniske behandlinger for hørenedsættelse.

Forskningsprojekterne er støttet af Oticon Fonden.

Link til videnskabelige artikler:

Yderligere information:

Aarhus Universitet, Institut for Bioscience:

Ph.d. Christian Bech Christensen, christian.bech@bios.au.dk, 22530631.

Professor Peter Teglberg Madsen, peter.madsen@bios.au.dk, 51778771.

Syddansk Universitet:

Lektor Jakob Christensen-Dalsgaard, jcd@biology.sdu.dk, 65502448

Offentligheden / Pressen