yllä: jättiläishämähäkillä Deinopis spinosalla ei ole ainoastaan kaikkien hämähäkkien suurimmat silmät, vaan se on myös yksi harvoista, joiden tiedetään pystyvän kuulemaan kaukaa.
JAY STAFSTROM, Cornellin yliopisto
jos pystyisit löytämään peikonaamaisen hämähäkin Deinopis spinosan päiväsaikaan, et näkisi paljoa liikettä. Näyttää kuolleelta lehdeltä oksalla, se ei liiku lainkaan, piilossa saalistajilta ja hiljaa odottamassa päivän. Yön aikana se kuitenkin muuntautuu yhdeksi ketterimmistä hämähäkkimetsästäjistä.
se pitelee neljän etujalkansa väliin pingotettua verkkoa ja syöksyy maahan saalistaakseen hyönteissyöjiä käyttäen hyväkseen yliherkkiä, pimeänäköisiä silmiään, jotka ovat suurimmat kaikista hämähäkeistä ja joiden läpimitta on lähes 5 mm. Se iskee etujalkojensa väliin tarttuneella verkollaan hyttysiä, yöperhosia ja kärpäsiä, jotka kulkevat sen yläpuolella nopealla, urheilullisella selkälenkillä. Se, miten se havaitsee saaliin yläpuolella, on kuitenkin ollut pitkään arvoitus.
Current Biology-lehdessä tänään (29.lokakuuta) julkaistu uusi tutkimus osoittaa, että D. spinosa voi kuulla ääniä kahden metrin päästä, minkä ansiosta se voi pyydystää saalista ilman näköön turvautumista. Löydökset sijoittavat hirvinaamahämähäkin eräiden hyppyhämähäkkien, tähkähämähäkkien ja kalastushämähäkkien joukkoon, joiden on aiemmin osoitettu pystyvän ”kuulemaan”.”Tutkimuksen tulokset lisäävät todistusaineistoa, joka auttaa kumoamaan vanhan mutta sitkeän myytin siitä, että hämähäkit, joilla ei ole korvia, voivat havaita mekaanisia värähtelyjä vain esimerkiksi verkkojensa välityksellä eivätkä ilmassa leijuvaa ääntä. Uudet tiedot D. spinosa vahvistaa aiemmat vihjeet, että hämähäkit voivat kuulla saman elimen läpi, jota ne käyttävät mekaanisen tärinän havaitsemiseen.
”hämähäkeissä on vuosien varrella ollut useita vihjeitä ja varsinaisia dokumentteja akustisesta herkkyydestä, mutta tämä on mielenkiintoinen”, huomauttaa neuroetologi Andrew Mason Toronton Scarborough ’ n yliopistosta, joka on työskennellyt yhdessä coauthorin laboratorioista postdocina, mutta ei ollut mukana nykyisessä tutkimuksessa. ”Todella Uusi osa siitä tarjoaa todisteita siitä, että hämähäkin jalka voi toimia akustisena anturina ja että sitä voi välittää aistinelin, joka normaalisti liittyy substraatin tärinään.”
sensorinen ekologi Jay Stafstrom, neuroetologi ja bioakustikko Ronald Hoyn laboratoriossa Cornellin yliopistossa, oli aiemmissa kokeissa oppinut, että D. spinosa käyttää visiota eteenpäin iskeviin, verkkovaluihin, mutta ei selän käänteisiin. Yksilöt, joiden silmät olivat tilapäisesti sokeutuneet, eivät voineet pyydystää hyönteisiä maasta, mutta ne pystyivät silti pyydystämään saalista ilmasta, mikä viittaa siihen, että ”he luultavasti käyttävät jotain muuta aistijärjestelmää” taaksepäin ohjaamiseen, Stafstrom sanoo.
Stafstrom, Hoy ja kollegat ryhtyivät tutkimaan, kykenivätkö jättiläisnaamaiset hämähäkkieläimet poimimaan hyönteisten saaliin räpyttelyn tuottamia akustisia vihjeitä. Käyttämällä tekniikoita kehittämä lab neuroetologi Gil Menda, joukkue lisäsi pieniä volframielektrodeja aivoihin elävien hämähäkkien alueilla ajatellaan olevan tärkeitä käsittelyn aistitietoja, ja erikseen, osaksi irrotettu jalat havaita hermoston toimintaa ääreishermojen. Ryhmän yllätykseksi sekä aivojen että jalkojen hermosolut reagoivat hyvin monenlaisiin tonaalisiin taajuuksiin—100-10 000 Hz: n taajuuksiin—joita säteili kahden metrin päässä olevasta kaiuttimesta. Tämä vaihteluväli ylittää selvästi saaliseläinten tyypilliset siiveniskutaajuudet-jotka ovat suunnilleen 150—750 Hz-kilohertsin vaihteluväliin, joka sisältää esimerkiksi ohimolintujen huudot, joiden on havaittu saalistavan palmukasveilla, joilla peikkonaamahämähäkit elävät.
tutkijat pohtivat, voisiko jalkapöydän elimellä, joka sijaitsee alimmassa jalanivelessä ja joka aistii mekaanista tärinää hämähäkin tukirangan liikkeiden kautta, olla osuutta äänen havaitsemisessa. Itse asiassa lisäkokeita, joissa tutkijat kokeellisesti rajoitettu liikkeen irronnut jalat osoittivat, että elin on rooli havaita osajoukko taajuuksien he havaitsevat.
se viittaa siihen, että ainakin joillakin taajuuksilla jättiläismäisten hämähäkkien jalkapöytäelin voi poimia ilmassa eteneviä ääniä, jotka etenevät ilman läpi paineaaltoina, jotka kääntävät niiden jalkojen kärjet pois, Stafstrom selittää. ”Jo niinkin pieni määrä tietoa, kuin ilman hiukkaset, jotka todellisuudessa taipuvat pois tästä jalasta, riittää hämähäkkien toiminnalliseen kuulemiseen”, stafstrom sanoo.
työryhmä epäilee, että trichobothria—nimellä tunnetut herkät jalkakarvat—jotka Hoyn tiimi on aiemmin osoittanut mahdollistavan hyppääjien etäältä kuulemisen-ovat osasyynä matalampien taajuuksien havaitsemiseen.
tutkijat tekivät käyttäytymiskokeita testatakseen, reagoisivatko hämähäkit ääniin. Ja totta puhuen 13 hämähäkkiä 25: stä teki käänteitä, kun ne kuulivat taajuuksia 150-750 Hz, aivan kuin hyönteinen olisi viuhahtanut niiden ohi. Stafstrom lensi myös Floridaan etsimään hämähäkkejä luonnosta ja toisti kokeet Bluetooth—kaiuttimella-samansuuntaisin tuloksin, hän kertoo.
kummallista kyllä, hämähäkit eivät reagoineet käyttäytymistieteellisesti korkeampien taajuuksien sävyihin, vaikka aiemmat kokeet osoittivat, että niiden keskus-ja perifeeriset hermosolut reagoivat jopa viiden oktaavin ääniin keskimmäisen A: n yläpuolella.
Natasha Mhatrelle, kanadalaisen Western Universityn aistibiologille, joka ei ollut mukana tutkimuksessa, löydökset käsittelevät pitkään jatkunutta mysteeriä. Jotkut aikaisemmat tutkimukset muilla hämähäkkilajeilla, joissa tutkijat tallensivat hermovasteita jalan kokeellisiin värähtelyihin, viittasivat siihen, että ne olivat itse asiassa herkempiä yli 1000 Hz: n taajuuksille kuin sitä pienemmille taajuuksille. Havainto oli hämmentävä, sillä suurin osa hämähäkkien verkossaan kohtaamista värähtelyistä olisi alle 1 000 Hz, Mhatre sanoo. ”Pisimpään emme oikein tienneet, miksi ihmeessä hämähäkit olivat herkempiä asioille, jotka ovat yli 1 000 hertsiä eivätkä herkkiä asioille, joista ne ovat oikeasti kiinnostuneita”, hän sanoo.
ryhmän tulokset viittaavat siihen, että jättiläismäiset hämähäkit saattavat olla herkkiä noille korkeammille taajuuksille, koska ne kuuntelevat ilmassa leijuvia ääniä, mahdollisesti välttääkseen lintuja. ”Tämä tutkimus osoittaa, että kyllä, jotkut äänet ovat riittäviä . . . jotta nivelen taivutus olisi tarpeeksi suuri, jotta se todella tuottaisi hermovasteen ja jotta hämähäkki kuulisi sen”, Mhatre lisää.
sekä Mason että Mhatre sanovat olevansa uteliaita siihen liittyvistä tarkoista mekanismeista, kuten siitä, mikä metsästysasennossa oleva jalka ”kuulee” äänen, ja siitä, voisivatko hämähäkin verkot olla avustavassa roolissa kuulossa muuttamalla hämähäkin herkkyyttä tietyille äänille ja miten.
Masonille löydöt herättävät myös filosofisen kysymyksen siitä, miten hämähäkit hahmottavat maailman. Tutkijoilla on taipumus ajatella ilmassa leijuvaa ääntä ja substraatin värähtelyä kahtena erillisenä kokonaisuutena. Mutta hämähäkin kannalta, ovatko ne kaksi eri ärsykeluokkaa, vai ovatko ne osa jatkuvaa aistitietojen valtakuntaa? ”Voi olla, että se on vain kaikki tärinä, ja raja ilman ja verkon ei vain ole todellinen raja.”
hämähäkille, jolla on niin ainutlaatuinen Jekyll-and-Hyde-elämäntapa, joka on yhä päivisin ja akrobaattinen öisin, Stafstrom sanoo, hän ei ole yllättynyt, että heillä on kehittynyt aistien työkalupakki. ”Niiden käyttäytyminen vaatii todella vaikuttavia aistinvaraisia laitteita, jotta ne voivat selviytyä ja menestyä eläimenä. Yritän selvittää, miten he tekevät sen, on kysymys, johon yritän vastata monta vuotta tulevaisuudessa.”
J. A. Stafstrom ym., ”Ogre-faced, net-casting spiders use auditory cues to detect airborne saalista,” Current Biology, Doi:10.1016/J.cub.2020.09.048.