Kodok Gardiner dari pulau-pulau Seychelles, salah satu katak terkecil di dunia, tidak memiliki telinga tengah dengan gendang telinga yang belum dapat bersuara sendiri, dan mendengar katak lain.
Sebuah tim ilmuwan internasional yang menggunakan sinar-X kini telah memecahkan misteri ini dan membuktikan bahwa katak-katak ini menggunakan rongga mulut dan jaringan mereka untuk mengirimkan suara ke telinga bagian dalam mereka. Hasilnya dipublikasikan di PNAS pada 2 September 2013.
Foto katak Gardiner jantan (S. Gardineri) yang diambil di habitat aslinya di Kepulauan Seychelles. Kredit R. Boistel / CNRS
Cara suara terdengar umum bagi banyak garis keturunan hewan dan muncul selama zaman Trias (200-250 juta tahun lalu). Meskipun sistem pendengaran hewan berkaki empat telah mengalami banyak perubahan sejak itu, mereka memiliki kesamaan di telinga tengah dengan gendang telinga dan ossicles, yang muncul secara independen di garis keturunan utama. Di sisi lain, beberapa hewan terutama katak, tidak memiliki telinga luar seperti manusia, tetapi telinga tengah dengan gendang telinga terletak tepat di permukaan kepala. Gelombang suara yang masuk membuat gendang telinga bergetar, dan gendang telinga mengirimkan getaran ini menggunakan ossicles ke telinga bagian dalam di mana sel-sel rambut menerjemahkannya menjadi sinyal listrik yang dikirim ke otak. Apakah mungkin mendeteksi suara di otak tanpa telinga tengah? Jawabannya adalah tidak karena 99,9% dari gelombang suara yang mencapai hewan tercermin di permukaan kulitnya.
“Namun, kita tahu spesies katak yang serak seperti katak lain tetapi tidak memiliki telinga tengah timpani untuk saling mendengarkan. Ini tampaknya merupakan kontradiksi, ”kata Renaud Boistel dari IPHEP University of Poitiers dan CNRS. “Hewan kecil ini, yang dikenal sebagai katak Gardiner, telah hidup terisolasi di hutan hujan Seychelles selama 47 hingga 65 juta tahun, sejak pulau-pulau ini berpisah dari benua utama. Jika mereka bisa mendengar, sistem pendengaran mereka haruslah yang selamat dari bentuk kehidupan di benua super kuno Gondwana. "
Ilustrasi bagaimana katak Gardiner dapat mendengar dengan mulutnya: Kiri atas: Kulit binatang memantulkan 99,9% dari gelombang suara yang masuk mengenai tubuh yang dekat dengan telinga bagian dalam. Tanpa telinga tengah, gelombang suara tidak dapat diangkut ke telinga bagian dalam. Kiri bawah: mulut bertindak sebagai rongga beresonansi untuk frekuensi lagu katak, memperkuat amplitudo suara di mulut. Jaringan tubuh antara rongga bukal dan telinga bagian dalam disesuaikan untuk mengangkut gelombang suara ini ke telinga bagian dalam. Kredit R. Boistel / CNRS
Untuk memastikan apakah katak ini benar-benar menggunakan suara untuk berkomunikasi satu sama lain, para ilmuwan memasang pengeras suara di habitat alami mereka dan menyiarkan lagu-lagu katak yang sudah direkam. Hal ini menyebabkan laki-laki yang hadir di hutan hujan untuk menjawab, membuktikan bahwa mereka dapat mendengar suara dari pengeras suara. Klik pada gambar di bawah untuk mendengar suara katak.
Sinar-X mengungkapkan mekanisme pendengaran baru untuk hewan tanpa telinga
Langkah selanjutnya adalah mengidentifikasi mekanisme di mana katak yang tuli ini dapat mendengar suara. Berbagai mekanisme telah diusulkan: jalur ekstra-timpani melalui paru-paru, otot yang pada katak menghubungkan korset dada ke daerah telinga bagian dalam, atau konduksi tulang. “Apakah jaringan tubuh akan mengangkut suara atau tidak tergantung pada sifat biomekanisnya. Dengan teknik pencitraan sinar-X di sini di ESRF, kami dapat menetapkan bahwa baik sistem paru maupun otot katak ini tidak berkontribusi secara signifikan pada transmisi suara ke telinga bagian dalam, ”kata Peter Cloetens, seorang ilmuwan di ESRF yang mengambil bagian dalam penelitian. "Karena hewan-hewan ini kecil, panjangnya hanya satu sentimeter, kami membutuhkan gambar sinar-X dari jaringan lunak dan bagian tulang dengan resolusi mikrometri untuk menentukan bagian tubuh mana yang berkontribusi terhadap perambatan suara."
Simulasi numerik membantu menyelidiki hipotesis ketiga: bahwa suara itu diterima melalui kepala katak. Simulasi ini menegaskan bahwa mulut bertindak sebagai resonator, atau penguat, untuk frekuensi yang dipancarkan oleh spesies ini. Synchrotron X-ray imaging pada spesies yang berbeda menunjukkan bahwa transmisi suara dari rongga mulut ke telinga bagian dalam telah dioptimalkan oleh dua adaptasi evolusi: pengurangan ketebalan jaringan antara mulut dan telinga bagian dalam dan lebih sedikit jumlah jaringan lapisan antara mulut dan telinga bagian dalam. "Kombinasi rongga mulut dan konduksi tulang memungkinkan katak Gardiner untuk menangkap suara secara efektif tanpa menggunakan telinga tengah timpani", simpul Renaud Boistel.
Melalui ESRF