В тихом летнем саду гусеница сидит на ветке и спокойно поедает листья. Внезапно она замирает, почувствовав опасность: сзади приближается оса, оценивающая свою добычу. Табачные бражники (Manduca sexta) внешне не имеют ушей, однако способны ощущать приближение хищников, таких как осы.
Ученые пока не до конца понимают, как работает сенсорная система этой гусеницы, но группа биологов и инженеров пытается разгадать эту загадку. Проведенное исследование, о котором рассказывает издание Wired, показывает, что табачные бражники могут слышать с помощью крошечных сверхчувствительных волосков на своем теле. Понимание этих биологических механизмов поможет не только объяснить природный феномен, но и создать новую более дешевую технологию микрофонов.
Поскольку волоски гусениц настолько чувствительны, изучать их приходится в полной тишине. Для этого используется безэховая камера — одно из самых тихих мест в мире, спроектированное так, чтобы блокировать проникновение любых нежелательных звуков. Камера установлена на стальных пружинах и не касается земли, что изолирует пространство от внешних вибраций и шума.
В течение года исследователи ежедневно помещали гусеницу на платформу и передавали на нее вибрации разной интенсивности. Для измерения движений использовался акселерометр — прибор, фиксирующий точные колебания платформы. В ответ на вибрации гусеницы иногда подпрыгивали, иногда вздрагивали или дергались, а при слабом воздействии не проявляли видимой реакции вовсе.
Затем ученые провели эксперимент с использованием звука, распространяющегося по воздуху. Оказалось, что гусеницы реагировали на звук даже тогда, когда интенсивность вибраций платформы была ниже порога их чувствительности к прямой вибрации. Это позволило предположить, что насекомые действительно слышат звук, идущий через воздух.
Вопрос заключается в том, где находятся их «уши». Слух может воспринимать как давление звуковых волн, так и скорость движения частиц, составляющих эти волны. Долгое время ученые связывали слух с тимпанальными органами — мембранами, которые вибрируют под действием звукового давления, как это происходит у большинства млекопитающих.