Нове дослідження показало, що гусениці здатні чути звуки, що передаються повітрям, використовуючи крихітні волоски на поверхні тіла, а не вуха, що може надихнути на створення нового покоління мікрофонів.
Команда викладачів і аспірантів з Бінгемтонського університету виявила, що гусениця тютюнового рогового черва (Manduca sexta) реагує на звук завдяки мікроскопічним сенсорним волоскам. Дослідження було представлене на спільному засіданні Акустичного товариства Америки та Акустичного товариства Японії і відкриває нові перспективи для біоінспірованих технологій.
Поштовхом до дослідження стало давнє спостереження біологині Керол Майлз. «Щоразу, коли я заходила до лабораторії і говорила, гусениці здригалися», — згадує вона. «Я просто зберігала це в пам’яті, доки не вирішила: давайте з’ясуємо, чи вони справді чують». Це спостереження зрештою переросло в системне експериментальне дослідження.
Щоб відокремити звук від вібрації, експерименти проводили в безлунній камері Бінгемтона — одній з найтихіших у світі. Це дозволило точно контролювати, чи реагують гусениці на повітряні звукові хвилі, чи лише на коливання поверхні рослин. «Ми могли подавати тільки звук або тільки вібрацію й точно вимірювати реакцію», — пояснює інженер Рональд Майлз.
Дослідники відтворювали низькі частоти близько 150 Гц та високі — до 2000 Гц, вимірюючи поведінкові реакції. Результат був однозначним: гусениці виявилися у 10–100 разів чутливішими до повітряного звуку, ніж до вібрацій, які сприймаються ногами. «Ми були в захваті, коли з’ясували, що вони реагують саме на звук у повітрі», — зазначає аспірантка Айшварія Шрірам.
Щоб з’ясувати, як саме відбувається слух, команда видалила волоски з грудей і черевця гусениць. Після цього їхня чутливість до звуку суттєво зменшилася. Це підтвердило, що волоски виконують функцію акустичних сенсорів, реагуючи на рух повітря. «Багато комах використовують подібний механізм — звук рухає повітря, а волоски це відчувають», — пояснює Рональд Майлз.
Дослідники також висунули гіпотезу, що гусениці еволюційно налаштовані на частоти хижих ос. «Помахи крил оси припадають на діапазон 100–200 Гц», — каже Шрірам. «Гусениця, ймовірно, сприймає це як сигнал небезпеки й завмирає або сіпається». Така реакція може підвищувати шанси на виживання.
Окрім біологічного значення, відкриття має інженерний потенціал. Волосковий механізм слуху може надихнути на створення надчутливих, компактних мікрофонів, які працюють без традиційних мембран. «Ми завжди вчимося у природи, коли хочемо створити кращі сенсори», — підсумовує Майлз. Таким чином, гусениці без вух можуть стати ключем до нових акустичних технологій.