In Bernstein gefangenes Insekt enthüllt die evolutionären Schlachten des alten Europa

Ein außergewöhnliches, in Bernstein konserviertes Insekt öffnet unsere Ohren für eine Welt der Kommunikation, die über unser Gehör hinausgeht. Neue Forschungen zu einem ausgestorbenen Katydiden in der Sammlung des Naturhistorischen Museums zeigen, dass Katydiden seit Millionen von Jahren Ultraschall verwenden, um zu verhindern, dass Raubtiere sie hören.

Der Gesangs- und Hörbereich des grillenähnlichen Insekts wurde zig Millionen Jahre nach seinem Tod entdeckt.

Nachdem er 44 Millionen Jahre lang im Bernstein gefangen war, haben neue Scans von Eomortoniellus handlirschi es Wissenschaftlern ermöglicht, den Paarungsruf der Katydiden zu rekonstruieren. Es zeigt das älteste bekannte Tier, das mit Frequenzen kommuniziert, die weit außerhalb des menschlichen Hörbereichs liegen.

Die Tonhöhe seines Rufs ist zwar nicht ganz so hoch wie die einiger lebender Katydiden, dürfte aber über dem Gehör der meisten Säugetiere gelegen haben. Nur eine ausgewählte Gruppe von Säugetieren, darunter die ersten Fledermäuse, stimmten auf seinen Ruf ein, als Teil der Eröffnungssalven eines evolutionären Wettrüstens, das bis heute andauert.

Dr. Charlie Woodrow, der Hauptautor der neuen Studie, sagt: „Dieser Katydid wurde in einem entscheidenden Moment im Wettrüsten zwischen echolokalisierenden Raubtieren und Insekten in der Zeit eingefroren.“

„Kurz bevor dieses Tier versteinert wurde, hatten Fledermäuse die Fähigkeit zur Echoortung entwickelt, was die Katydiden möglicherweise dazu veranlasst hat, mit höheren Frequenzen zu rufen. Gleichzeitig passten sich ihre Ohren an, um auf Fledermäuse zu achten, die sie jagen wollten.“

„Diese Entdeckung wäre ohne eine so gut erhaltene Katydide nicht möglich gewesen, was unterstreicht, wie wichtig Museumssammlungen für die Entdeckung solcher Exemplare sind.“

Professor Fernando Montealegre-Zapata, Co-Autor der neuen Studie, fügt hinzu: „Ich hatte schon lange vor, die Ohrenentwicklung und -entwicklung bei Grashuepfer zu untersuchen, aber es ist sehr selten, einen versteinerten Grashuepfer zu finden, der so gut erhalten ist.“

„Ein Kollege sagte mir, ich hätte geträumt, als ich ihm sagte, dass ich ein Fossil wie dieses finden wollte. Es war also ein großes Glück, dieses Exemplar zu finden.“

Die Ergebnisse der Studie waren veröffentlicht im Tagebuch Aktuelle Biologie.

Fledermäuse gegen Katydiden: Ein evolutionärer Kampf

Vor Hunderten von Millionen Jahren gehörten Katydiden zu den ersten Tieren, die sich die Nutzung von Geräuschen zur Kommunikation zunutze machten. Sie begannen, Lärm zu machen, indem sie ihre Flügel aneinander kratzten. Die ersten Beweise dafür reichen mehr als 240 Millionen Jahre zurück.

Diese Geräusche werden im Allgemeinen von Männern erzeugt, die sie nutzen, um Frauen anzulocken. Diese Rufe können jedoch auch die falsche Aufmerksamkeit erregen, indem Raubtiere auf der Suche nach einer Mahlzeit sind.

Dies könnte erklären, warum Katydiden im Laufe der Millionen von Jahren die Fähigkeit entwickelten, mit immer höheren Frequenzen zu rufen. Doch schon vor 125 Millionen Jahren hatte das Gehör der Raubtiere der Katydiden ihren Ruf erfüllt.

Dies führte dazu, dass einige Katydiden Ultraschalltöne mit noch höheren Tonhöhen erzeugten, die bis zur Entwicklung der ersten Fledermäuse vor etwa 52 Millionen Jahren nicht gehört wurden.

Von diesem Zeitpunkt an befanden sich Fledermäuse und Katydiden in einem evolutionären Wettrüsten. Fledermäuse haben sich weiterentwickelt, um die Rufe von Katydiden besser zu hören, während die Insekten ihre Rufe und ihr Verhalten geändert haben.

„Während Katydiden wahrscheinlich bereits hohe Frequenzen erkundeten, sowohl um Abhörversuche zu vermeiden als auch um eine größere Signalvielfalt zu entwickeln, gaben ihnen Fledermäuse einen neuen Impuls“, erklärt Fernando.

„Es mag merkwürdig erscheinen, dass Katydiden weiterhin in diesen hohen Tonhöhen sangen, sobald sie belauscht werden konnten, aber Ultraschall löst sich schnell in der Umgebung auf. Dies stellt sicher, dass eine entfernte Fledermaus die singenden Katydiden nicht hören kann, da der Ton vorher abbricht.“ gehört.“

Gerade als sich dieses Wettrüsten vor 44 Millionen Jahren verschärfte, landete ein Katydid auf einer Kiefer und wurde schnell von klebrigem Harz überwältigt, das am Stamm herunterfloss. Während es darum kämpfte, sich zu befreien, bedeckte der Saft seinen gesamten Körper und verhärtete sich.

Das ausgehärtete Harz fiel dann auf den Waldboden und begann sich im Laufe von Millionen von Jahren in Bernstein zu verwandeln. Irgendwann wurde dieser Bernstein in eine Lagune geschwemmt und im Sediment vergraben. Schließlich wurde er 1936 im damaligen Ostpreußen entdeckt – einem Gebiet, das heute zwischen Polen, Russland und Litauen aufgeteilt ist.

Nachdem das Exemplar von E. handlirschi als neue Art beschrieben wurde, befindet es sich seit über 80 Jahren in den Sammlungen des Naturhistorischen Museums. Durch die Entwicklung besserer Scantechnologie konnten Forscher nun einen Blick in den Bernstein werfen und die lange gehüteten Geheimnisse der Katydide enthüllen.

Ein außergewöhnliches Eozän-Ohr

Anders als bei Säugetieren befindet sich das Ohr eines Grashuepfers tatsächlich in seinen Beinen, wodurch er bei der Fossilisierung leicht zerquetscht werden kann. Aber CT-Scans des Katydids zeigten, dass der Saft in den Gehörgang des Katydids gelangt war.

Mit dem Saft im Inneren blieb die zarte Struktur des Insektenohrs erhalten.

„Es ist wirklich schwierig, diese in Bernstein konservierten Insekten zu finden“, sagt Charlie. „Erst bei Erwachsenen sind die Ohren voll entwickelt, ausgewachsene Katydiden sind aber normalerweise groß genug, dass sie sich nicht im Bernstein verfangen.“

„Es ist ein Glück, dass Eomortoniellus handlirschi eine wirklich kleine Art ist, was bedeutet, dass sie stecken bleiben könnte, sodass wir sie später alles untersuchen können.“

Um herauszufinden, was beim Hören am besten ist, hat Charlie zusammen mit seiner Kollegin Dr. Emine Celiker Modelle dafür erstellt, wie sich Schall in den Ohren ausbreitet. Sie errechneten, dass die Katydide Geräusche um die 30 kHz wahrscheinlich am besten hören kann.

Gleichzeitig nutzten sie auch das Wissen darüber, wie lebende Katydiden Geräusche erzeugen, um die Frequenz des von E. handlirschi erzeugten Rufs vorherzusagen. Es scheint, dass sein Ruf eine ähnliche Frequenz hatte wie die, die er hören konnte, was darauf hindeutet, dass die Insekten die Geräusche zur Kommunikation nutzten.

Das Team fand außerdem zwei weitere Spitzen im Gehör der Katydiden bei etwa 60 und 90 kHz. Dies hat aber wahrscheinlich nichts mit Kommunikation zu tun, sondern hat wahrscheinlich dazu beigetragen, dass die Insekten die Echoortungsrufe der frühen Fledermäuse belauschen und nicht zu ihrer Nahrung werden konnten.

Die Fähigkeit der Insekten, hohe Frequenzen zu hören, wäre durch die Ohrmuschel der Grashuepfer, bei Säugetieren das Ohrläppchen, verbessert worden. Obwohl es sich bei E. handlirschi nur teilweise entwickelt hat, hat die Evolution in den Jahren, nachdem es in Bernstein gefangen wurde, es seinen Verwandten ermöglicht, Rufe mit über 100 kHz zu hören.

„Jetzt ist es wichtig, mehr Fossilien zu identifizieren, um diese Veränderungen zu verfolgen“, sagt Charlie. „Ich denke, dass mehr erwachsene Exemplare dieser Art oder ihrer nahen Verwandten auftauchen werden, da viele online an private Bernsteinsammlungen verkauft werden.“

„Ich denke, es ist wahrscheinlich, dass sich noch mehr davon in öffentlichen Sammlungen befinden. Es braucht nur die richtigen Leute, die es bemerken und studieren.“

Diese Geschichte wurde mit freundlicher Genehmigung des Natural History Museum erneut veröffentlicht. Lesen Sie die Originalgeschichte Hier