撰文:REBECCA DZOMBAK
达尔文之前推断这些蠕虫没有听觉,因为当他的儿子演奏完巴松管之后,它们没有扭头就走。而新的研究表明,这些蠕虫是有听觉的。
秀丽隐杆线虫(C. elegans)是生物学和遗传学中研究最多的动物之一,它们生活在土壤中,世界各地均有分布。摄影:SCIENCE PHOTO LIBRARY / ALAMY STOCK PHOTO
“蠕虫能听到吗?这是一个古老的问题,为了解开谜团,达尔文曾在19世纪做过一个实验,他让儿子用巴松管给蚯蚓吹奏小夜曲,看它们是否会扭动逃走。最终,他得出的答案是不能。但新的研究表明,达尔文的结论并不正确。
虽然其他复杂的感觉在动物王国中广泛存在,比如视觉,但到目前为止,听觉只出现在脊椎动物和一些节肢动物中。几乎所有的听觉动物都依赖于一个器官,当声波击中它时,它就会振动,激活与处理声音有关的神经元。在人类和大多数其他脊椎动物中,这个器官被称为耳朵,包括精巧的鼓膜和内耳。
但秀丽隐杆线虫并没有专门的听觉器官。新的实验表明,它的皮肤可以作为一种声音传感膜,从而有效地让整个身体充当耳膜。这项研究的详细内容已于近日发表在《神经元》杂志上,它首次证明了非节肢动物的无脊椎动物可以感知空气中的声音。
这些结果来自于密歇根大学Shawn Xu实验室十多年来的针对性研究。该团队先前发现的证据表明,这种一毫米长的蠕虫有嗅觉、味觉和触觉,还有本体感受——所谓的身体意识的第六感——以及光探测能力。
“但从那之后,蠕虫缺失的听觉证据成为了研究重点,”感官生物学家Xu说道。“这些年来,我们一直在寻找与听觉有关的证据。”
他说,这一发现是一个巨大的飞跃,有助于我们理解生物体如何听到声音,以及听觉如何进化。它还可以扩大对更多没有明显耳朵的生物的听觉研究,如软体动物和其他蠕虫(包括达尔文研究的蚯蚓),并为科学家提供线索,帮助他们破译其他一些动物的听觉能力,如蝾螈和无耳蛙。
感知声音
许多动物没有专门的鼓膜,应该听不到声音,但它们进化出了其他方式来处理声音。
无耳蛙有内耳,但没有鼓膜,这意味着它们可能依靠皮肤和骨骼将声波传导到内耳。
跳蛛和其他小昆虫利用腿上超敏感的毛发捕捉振动来探测声波。
但是,大多数无脊椎动物(通常被认为是相对简单的生物)的声音感应机制一直未受到科学家的重视。一方面,这样的实验需要先进的技术,而科学家们可能认为不值得付出这样的努力,因为几乎没人相信蠕虫能感知声音。
为了弄清蠕虫是否能够听到或感知声音,Xu的实验室拓展了达尔文的研究:向它们播放很大的噪音。为了确保蠕虫探测到的是空气中的声波而不是培养皿中的振动,研究小组对蠕虫进行了基因改造,去除了它们的触觉。