ovan: den ogre-faced spindeln Deinopis spinosa har inte bara de största ögonen på någon spindel, men är också en av få kända för att kunna höra på avstånd.
JAY STAFSTROM, CORNELL UNIVERSITY
om du kunde hitta den ogre-faced spindeln Deinopis spinosa under dagtid skulle du inte se mycket rörelse. Ser ut som ett dött blad på en gren, det rör sig inte alls, gömmer sig från rovdjur och väntar tyst på dagen. Men under natten förvandlas den till en av de mest smidiga av arachnidjägare.
håller ett nät sträckt mellan sina fyra framben, det springer ner på marken för att snärja insektsbyten och använder sig av sina överkänsliga, nattsynsögon-den största av någon spindel, nästan 5 mm över tillsammans. Med hjälp av en annan manöver slår den ut med sin bana greppad mellan frambenen för att rycka myggor, malar och flugor som passerar över den i en snabb, atletisk, backbend. Men hur det upptäcker dessa byte har länge varit ett mysterium.
en ny studie publicerad idag (29 oktober) i Current Biology visar att D. spinosa kan höra ljud från två meter bort, vilket gör det möjligt att fånga byte utan att förlita sig på syn. Resultaten placerar den ogre-faced spindeln i raden av vissa hoppande spindlar, cob-web spindlar, och fiskespindlar, som tidigare har visat sig kunna ”höra.”Studiens resultat lägger till bevis som hjälper till att debunkera en gammal men ihållande myt att spindlar, som inte har några öron, bara kan upptäcka mekaniska vibrationer, säg genom sina banor och inte luftburet ljud. De nya uppgifterna om D. spinosa bekräftar tidigare ledtrådar som spindlar kan höra genom samma organ som de använder för att upptäcka mekanisk vibration.
”det har funnits flera tips och faktiska dokumentationer av akustisk känslighet hos spindlar genom åren, men den här är intressant”, säger neuroethologist Andrew Mason från University of Toronto Scarborough som har arbetat i en av medFörfattarens laboratorier som postdoc men var inte inblandad i den aktuella studien. ”Den riktigt nya delen av det ger bevis för att spindelbenet kan fungera som en akustisk givare och som kan förmedlas av det sensoriska organet som normalt är förknippat med substratvibrationer.”
sensorisk ekolog Jay Stafstrom, en postdoc i neuroetolog och bioakustiker Ronald Hoys lab vid Cornell University, hade lärt sig i tidigare experiment att D. spinosa använder vision för sina framåtriktade, nätgjutande manövrer men inte för sina bakböjande vridningar. Individer vars ögon var tillfälligt blinda kunde inte fånga insekter från marken, men de kunde fortfarande fånga byte ur luften, vilket tyder på att ”de förmodligen använder något annat sensoriskt system” för bakåtmanövreringen, säger Stafstrom.
Stafstrom, Hoy och kollegor bestämde sig för att undersöka om de ogre-faced arachnidsna kunde plocka upp akustiska signaler som producerades av flapping av insektsbyte. Med hjälp av tekniker som utvecklats av lab neuroethologist Gil menda, laget in små volframelektroder i hjärnan hos levande spindlar i regioner tros vara viktigt för bearbetning av sensorisk information, och separat, i fristående ben för att upptäcka neural aktivitet av perifera nerver. Till lagets överraskning var neuroner både i hjärnan och benen lyhörda för ett brett spektrum av tonfrekvenser—från 100 till 10 000 Hz—utsända från en högtalare 2 meter bort. Det intervallet går långt utöver de typiska wingbeatfrekvenserna hos deras byte—vilket skulle vara ungefär mellan 150 och 750 Hz-i kilohertzområdet, vilket skulle inkludera samtal av passerine fåglar, till exempel, som har observerats foder runt palmplantor som ogre-faced spindlar lever på.
forskarna undrade om metatarsalorganet—ett instrument beläget vid den lägsta benleden som känner av mekanisk vibration genom rörelser i spindelns exoskelett-kan spela en roll för att upptäcka ljud. Faktum är att ytterligare experiment där forskarna experimentellt begränsade rörelsen av fristående ben visade att organet spelar en roll för att detektera en delmängd av de frekvenser de upptäcker.
det antyder att, åtminstone för vissa frekvenser, kan metatarsalorganet hos ogre-faced spindlar plocka upp luftburna ljud som sprider sig genom luften i tryckvågor som avböjer benens spetsar, förklarar Stafstrom. ”Även en sådan liten mängd information, som luftpartiklar som faktiskt avböjer av detta Ben, räcker för att spindlarna funktionellt hör”, säger Stafstrom.
teamet misstänker att känsliga benhår som kallas trichobothria—vilket Hoys team tidigare har visat gör det möjligt för hoppande siders att höra långt ifrån-spela en roll för att upptäcka lägre frekvenser.
forskarna följde upp beteendeexperiment för att testa om spindlarna skulle svara på ljud. Och säkert nog utförde 13 av 25 spindlar backvridningar när de hörde frekvenser mellan 150 och 750 Hz, som om en insekt hade whizzed passerade dem. Stafstrom flög också ut till Florida för att hitta spindlar i naturen och upprepade experimenten med en Bluetooth—högtalare-med liknande resultat, säger han.
märkligt nog reagerade spindlarna inte beteendemässigt på högre frekvenstoner, även om de tidigare experimenten indikerade att deras centrala och perifera neuroner är mottagliga för toner så höga som fem oktaver över en mitt A. kanske har spindlarna förmågan att höra dessa frekvenser inte för att jaga men så att de kan gömma sig från aviära rovdjur, som tenderar att producera högfrekventa ljud.
till Natasha Mhatre, en sensorisk biolog vid Western University i Kanada som inte var inblandad i studien, behandlar resultaten ett långvarigt mysterium. En del tidigare forskning i andra spindelarter där forskare registrerade neurala svar på experimentella vibrationer i benet föreslog att de faktiskt var känsligare för frekvenser större än 1000 Hz än för frekvenser under det. Den observationen var förbryllande eftersom de flesta vibrationer som spindlar stöter på på deras webb skulle vara under 1000 Hz, säger Mhatre. ”Under den längsta tiden visste vi inte riktigt varför spindlar på jorden var känsligare för saker som är över 1000 hertz och inte känsliga för de saker som de faktiskt är intresserade av”, säger hon.
lagets resultat tyder på att ogre-faced spindlar kan vara känsliga för de högre frekvenserna eftersom de lyssnar på luftburna ljud, eventuellt för att undvika fåglar. ”Vad denna studie visar är att ja, vissa ljud är tillräckliga . . . att generera gemensam böjning tillräckligt stor för att faktiskt producera ett nervöst svar och därför för spindeln att höra det,” tillägger Mhatre.
både Mason och Mhatre säger att de är nyfikna på de exakta mekanismerna som är inblandade, till exempel vilket ben i jaktställningen ”hör” ljudet, och om och hur spindelbanorna kan spela en hjälproll i hörseln genom att modifiera spindelns känslighet för vissa ljud.
till Mason väcker resultaten också en filosofisk fråga om hur spindlar uppfattar världen. Forskare tenderar att tänka på luftburet ljud och substratvibration som två distinkta enheter. Men för spindeln, är de två olika kategorier av stimulans, eller är de en del av ett kontinuerligt rike av sensorisk information? ”Det kan vara så att det bara är all vibration, och gränsen mellan luften och banan är bara inte en riktig gräns.”
för en spindel med en sådan unik Jekyll-and-Hyde livsstil, fortfarande om dagen och akrobatisk på natten, säger Stafstrom, är han inte förvånad över att de har en avancerad sensorisk verktygslåda. ”Deras beteende kräver en riktigt imponerande sensorisk utrustning för att kunna överleva och lyckas som djur. Att försöka lista ut hur de gör det är en fråga som jag kommer att försöka svara på i många år framöver.”
J. A. Stafstrom et al., ”Ogre-faced, Net-casting spindlar använder auditiva signaler för att upptäcka luftburet byte,” Current Biology, doi:10.1016/j.cub.2020.09.048.