hierboven: de ogregezichtspin deinopis spinosa heeft niet alleen de grootste ogen van elke spin, maar is ook een van de weinigen die op afstand kunnen horen.
JAY STAFSTROM, CORNELL UNIVERSITY
als je overdag de ogregezichtspin deinopis spinosa kon vinden, zou je niet veel beweging zien. Het ziet eruit als een dood blad op een tak, het beweegt helemaal niet, verstopt zich voor roofdieren en wacht stil de dag af. Maar ‘ s nachts verandert het in een van de meest wendbare arachniden jagers.
terwijl hij een net tussen zijn vier voorpoten houdt, springt hij op de grond om insecten te vangen, gebruik makend van zijn overgevoelige, nachtzichtogen-de grootste van alle spinnen, met een doorsnede van bijna 5 mm. Met behulp van een andere manoeuvre, slaat hij uit met zijn web vastgeklemd tussen zijn voorpoten te grijpen muggen, motten, en vliegen voorbij het in een snelle, Atletische, backbend. Maar hoe hij deze prooien boven zijn hoofd detecteert is al lang een mysterie.
een nieuwe studie gepubliceerd vandaag (29 oktober) in Current Biology toont aan dat D. spinosa geluiden kan horen van twee meter afstand, waardoor het prooi kan vangen zonder te vertrouwen op het gezichtsvermogen. De bevindingen plaatsen de ogre-faced spin in de gelederen van bepaalde springspinnen, cob-web spinnen, en vissen spinnen, die eerder hebben aangetoond in staat zijn om “te horen.”De resultaten van het onderzoek helpen bij het ontkrachten van een oude maar hardnekkige mythe dat spinnen, die geen oren hebben, alleen mechanische trillingen kunnen detecteren, bijvoorbeeld door hun webben, en niet door luchtgeluid. De nieuwe gegevens over D. spinosa bevestigt eerdere aanwijzingen dat spinnen kunnen horen via hetzelfde orgaan dat ze gebruiken om mechanische trillingen te detecteren.
“er zijn door de jaren heen verschillende hints en feitelijke documentaties geweest van akoestische gevoeligheid bij spinnen, maar deze is interessant”, merkt neuroetholoog Andrew Mason van de Universiteit van Toronto Scarborough op, die als postdoc in een van de labs van de coauteur heeft gewerkt, maar niet betrokken was bij de huidige studie. “Het echt nieuwe stuk ervan is het leveren van bewijs dat het been van de spin kan functioneren als een akoestische transducer en dat kan worden gemedieerd door het zintuig dat normaal wordt geassocieerd met substraattrilling.”
sensorische ecoloog Jay Stafstrom, een postdoc in het laboratorium van Neuroetholoog en bioacousticus Ronald Hoy aan de Cornell University, had in eerdere experimenten geleerd dat D. spinosa vision gebruikt voor zijn vooruitstrevende, net-casting manoeuvres, maar niet voor zijn rug-buigende wendingen. Mensen wier ogen tijdelijk werden verblind konden geen insecten van de grond vangen, maar ze konden nog steeds prooi uit de lucht vangen, wat suggereert dat “ze waarschijnlijk een ander sensorisch systeem gebruiken” voor de achterwaartse manoeuvre, Stafstrom zegt.
Stafstrom, Hoy en collega ‘ s gingen na of de arachniden met het ogregezicht in staat waren akoestische signalen op te vangen die veroorzaakt werden door het slaan van insecten. Met behulp van technieken ontwikkeld door Lab neuroetholoog Gil Menda, het team ingebracht kleine wolfraamelektroden in de hersenen van levende spinnen in regio ‘ s die belangrijk worden geacht voor de verwerking van sensorische informatie, en afzonderlijk, in losstaande benen om neurale activiteit van perifere zenuwen te detecteren. Tot verbazing van het team reageerden neuronen zowel in de hersenen als in de benen op een breed scala aan tonale frequenties—van 100 tot 10.000 Hz—uitgezonden door een luidspreker op 2 meter afstand. Dat bereik gaat veel verder dan de typische wingbeat-frequenties van hun prooi-die ongeveer tussen 150 en 750 Hz zouden liggen-tot het kilohertz-bereik, waaronder de roepingen van zangvogels, bijvoorbeeld, die zijn waargenomen rond palmplanten waar ogre-Face spinnen op leven.
de onderzoekers vroegen zich af of het middenvoetorgaan—een instrument dat zich op het laagste beengewricht bevindt en mechanische trillingen door bewegingen in het exoskelet van de spin detecteert—een rol zou kunnen spelen bij het detecteren van geluid. Verdere experimenten waarbij de onderzoekers de beweging van losstaande benen experimenteel beperkten, toonden aan dat het orgel een rol speelt bij het detecteren van een deelverzameling van de frequenties die ze detecteren.
dat suggereert dat, althans voor sommige frequenties, het middenvoetorgaan van ogregezichtspinnen luchtgeluiden kan oppikken die zich door de lucht verspreiden in drukgolven die de uiteinden van hun benen afbuigen, legt Stafstrom uit. “Zelfs zo’ n kleine hoeveelheid informatie, zoals luchtdeeltjes die van dit been afbuigen, is genoeg voor de spinnen om functioneel te horen”, zegt Stafstrom.
het team vermoedt dat gevoelige beenharen bekend als trichobothria—waarvan Hoy ‘ s team eerder heeft aangetoond dat ze springende siders van ver kunnen horen—een rol spelen bij het detecteren van lagere frequenties.
de wetenschappers vervolgden met gedragsexperimenten om te testen of de spinnen zouden reageren op geluiden. En zeker, 13 van de 25 spinnen voerden terug-wendingen uit toen ze frequenties tussen 150 en 750 Hz hoorden, alsof er een insect voorbij was gezoemd. Stafstrom vloog ook naar Florida om spinnen in het wild te vinden en herhaalde de experimenten met een Bluetooth—luidspreker-met vergelijkbare resultaten, zegt hij.Vreemd genoeg reageerden de spinnen niet gedragsmatig op hogere tonen, hoewel uit eerdere experimenten bleek dat hun centrale en perifere neuronen reageren op tonen tot vijf octaven boven een middelste A. misschien kunnen de spinnen die frequenties horen, niet om te jagen, maar om zich te verbergen voor vogelroofdieren, die meestal hoogfrequente geluiden produceren.
voor Natasha Mhatre, een sensorische bioloog aan de Western University in Canada die niet betrokken was bij de studie, richten de bevindingen zich op een al lang bestaand mysterie. Sommige Eerder onderzoek in andere spinnensoorten waarin onderzoekers registreerden de neurale reacties op experimentele trillingen van het been suggereerde dat ze in feite gevoeliger voor frequenties hoger dan 1.000 Hz dan voor frequenties lager dan dat. Die observatie was raadselachtig omdat de meeste trillingen die spinnen tegenkomen op hun web onder de 1000 Hz zouden zijn, zegt Mhatre. “Voor de langste tijd, we wisten niet echt waarom op aarde spinnen waren gevoeliger voor dingen die boven de 1000 hertz en niet gevoelig voor de dingen die ze zijn eigenlijk geïnteresseerd in,” zegt ze.
de resultaten van het team suggereren dat spinnen met ogregezicht gevoelig kunnen zijn voor deze hogere frequenties omdat ze naar luchtgeluiden luisteren, mogelijk om vogels te vermijden. “Wat deze studie laat zien is dat ja, sommige geluiden zijn voldoende . . . om gezamenlijke buiging groot genoeg te genereren om daadwerkelijk een nerveuze reactie te produceren en dus voor de spin om het te horen, ” voegt Mhatre toe.Zowel Mason als Mhatre zeggen dat ze nieuwsgierig zijn naar de precieze mechanismen die hierbij betrokken zijn, zoals welk been in de jachthouding het geluid “hoort”, en of en hoe de spinnenwebben een ondersteunende rol kunnen spelen bij het horen door de gevoeligheid van de spin voor bepaalde geluiden te wijzigen.Voor Mason roepen de bevindingen ook een filosofische vraag op over hoe Spinnen de wereld waarnemen. Wetenschappers hebben de neiging om te denken over luchtgeluid en substraattrillingen als twee verschillende entiteiten. Maar voor de spin, zijn ze twee verschillende categorieën van stimulus, of zijn ze deel van een continue rijk van zintuiglijke informatie? “Het kan zijn dat het gewoon allemaal trillingen zijn, en de grens tussen de lucht en het web is gewoon niet een echte grens.”
voor een spin met zo ’n unieke Jekyll-en-Hyde levensstijl, overdag nog steeds en’ s nachts acrobatisch, zegt Stafstrom, is hij niet verbaasd dat ze een geavanceerde sensorische toolkit hebben. “Hun gedrag vereist een aantal echt indrukwekkende zintuiglijke apparatuur om te kunnen overleven en succesvol te zijn als een dier. Proberen uit te vinden hoe ze het doen is een vraag die Ik zal proberen te beantwoorden voor vele jaren te komen.”
J. A. Stafstrom et al., “Ogre-faced, net-casting spiders use auditory cues to detect airborne prey,” Current Biology, doi: 10.1016 / j. cub.2020.09.048.