02
Sep
2022

ปอดของกบตัวนี้ทำงานเหมือนหูฟังตัดเสียงรบกวน

เมื่อกบต้นไม้เขียวพองในปอด แก้วหูของมันจะไวต่อเสียงร้องของกบสายพันธุ์อื่นๆ น้อยลง

สำหรับกบ ความรักนั้นส่งเสียงดัง ฤดูใบไม้ผลิ หนองน้ำ หนองบึง และแอ่งน้ำทั่วสหรัฐอเมริกา กลายเป็นสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำที่เทียบเท่ากับกรงขังเดี่ยวอันแสนอึมครึม เนื่องจากความหวังที่จะดึงดูดคู่ครอง

เพศผู้ของแต่ละสายพันธุ์มีเพลงของตัวเองที่จะร้องเพลงและอย่างไรก็ตาม ตัวเมียต้องกรองเสียงเพื่อเลือกเสียงที่ไม่ใช่แค่เสียงเรียกของพวกมันเองเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเสียงของผู้ชายบางคนที่เหมาะจะผสมพันธุ์กับไข่ด้วย ในบรรดากบต้นไม้สีเขียวทางตะวันออกเฉียงใต้ของสหรัฐฯ เป็นที่ทราบกันดีว่ามีอีกมากกว่า 40 สายพันธุ์ที่ใช้เสียงขับกล่อมของพวกมันในขณะที่กรีนพยายามจับคู่กัน สำหรับกบสีเขียวมะนาวขนาดประมาณ 2 นิ้วตัวนี้ การพยายามหาคู่ครองเป็นเรื่องที่น่ารำคาญ ซึ่งจากการวิจัยที่เผยแพร่ในวันนี้ พบว่ามันใช้ปอดของตัวเองเป็นหูฟังตัดเสียงรบกวนเพื่อให้ได้ยินการโทรได้ดีขึ้น ของสายพันธุ์ของมันเอง

บทความฉบับใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสารCurrent Biologyพบว่ากบต้นไม้สีเขียวสูบฉีดอากาศให้เต็มปอดเพื่อช่วยแก้ปัญหาที่นักชีววิทยาเรียกว่า “ปัญหางานเลี้ยงค็อกเทล” กลไกที่แม่นยำยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ แต่เมื่อปอดของกบต้นไม้เขียวพองตัว มันจะลดความไวของแก้วหูต่อการเรียกร้องของสายพันธุ์อื่นโดยไม่บิดเบือนหรือปิดเสียงการเรียกร้องของสายพันธุ์ของมันเอง การค้นพบนี้ยังช่วยอธิบายวิถีทางเสียงลึกลับระหว่างปอดและหูชั้นกลางของกบส่วนใหญ่ที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์งงงวยตั้งแต่การ ค้นพบใน ปี1988

หูกบไม่เหมือนของเรา กบส่วนใหญ่มีแก้วหูอยู่บนผิวหนัง ซึ่งบางครั้งกบที่ต่อสู้เพื่อเอารัดเอาเปรียบโดยพยายามทำลายแก้วหูของคู่ต่อสู้ระหว่างการต่อสู้ อีกประการหนึ่งคือหูกบเชื่อมต่อกันภายในและกับปอดผ่านทางช่องอากาศภายในปาก

ทางเดินเปิดขนาดใหญ่ภายในช่องปาก ได้แก่ ช่องสายเสียงและท่อยูสเตเชียน ช่วยให้เสียงผ่านเข้าไปในตัวสัตว์และไปถึงแก้วหูจากด้านในได้ เช่นเดียวกับเส้นทางภายนอกแบบดั้งเดิม

เป็นเวลากว่า 30 ปีแล้วที่ปีเตอร์ นรินส์ นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแองเจลิส และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ค้นพบว่าปอดที่พองเกินของกบส่วนใหญ่นั้นทำหน้าที่และส่งเสียงไปยังหูชั้นกลาง ไม่มีใครสามารถปักหมุดอะไรได้เลย หากมีสิ่งใด ทางเดินมีส่วนทำให้การได้ยินของกบ

นอร์แมน ลี กล่าวว่า “ในตอนแรก เราเริ่มพยายามสืบสวนแนวคิดที่ว่าการเชื่อมต่อระหว่างปอดกับหูชั้นกลางอาจช่วยปรับปรุงความสามารถของกบในการระบุตำแหน่งของการโทรจากสายพันธุ์ของพวกมันเอง ซึ่งเป็นสมมติฐานหลักมาจนถึงปัจจุบัน” นอร์แมน ลีกล่าว นักชีววิทยาที่ St. Olaf College และผู้เขียนนำการศึกษาใหม่

Lee และผู้ทำงานร่วมกัน Mark Bee นักชีววิทยาจาก University of Minnesota และผู้เขียนอาวุโสของหนังสือพิมพ์ ได้นำแนวคิดนี้ไปทดสอบในการทดลองโดยใช้กบต้นไม้สีเขียว “เราพบว่าปอดไม่ได้ทำอะไรเพื่อการได้ยินแบบมีทิศทาง” Bee จากผลการวิจัยที่ทีมเผยแพร่ในJournal of Experimental Biologyเมื่อฤดูใบไม้ร่วงปี 2020 กล่าว “มันเป็นกระดาษแผ่นใหญ่ยาวไม่มีผลลัพธ์ แต่มันทำให้เรา ขึ้นมาพยายามพูดว่า ‘โอเค แล้วปอดทำอะไรอยู่’”

เพื่อหาคำตอบ นักวิจัยได้ใช้เทคนิคที่เรียกว่า laser Doppler vibrometry ซึ่งใช้เลเซอร์และลูกบอลสะท้อนแสงขนาดเล็กเพื่อวัดการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุมีเสียง ในห้องแล็บ เลเซอร์ไวโบรมิเตอร์แสดงให้เห็นว่าปอดของกบต้นไม้เขียวเพศเมียจะสะท้อนเฉพาะในการตอบสนองต่อเสียงที่ความถี่ระหว่าง 1,400 ถึง 2200 เฮิรตซ์ เมื่อปอดสั่น นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าแก้วหูไม่ตอบสนองต่อเสียงในช่วงความถี่นั้น

ต่อไป ลีและผู้เขียนร่วมของเขาต้องการสำรวจว่ามีอะไรที่มีความสำคัญทางชีววิทยาเกี่ยวกับช่วงความถี่ที่ปอดที่พองตัวดูเหมือนจะรับแรงกระแทกหรือไม่ โดยการเล่นบันทึกการโทรของกบต้นไม้เขียวเอง พวกเขายืนยันว่าปอดที่พองตัวของตัวเมียไม่มีผลกระทบต่อความรู้สึกไวต่อเสียงเพลงของสายพันธุ์ของเธอเอง อันที่จริง ช่วงความถี่ที่ปิดเสียงโดยปอดที่พองเกินจะซ้อนอยู่ระหว่างส่วนประกอบความถี่หลักสองอย่างของการเรียกของกบต้นไม้เขียว

หลังจากยืนยันว่าปอดไม่ได้หยุดไม่ให้ผู้หญิงได้ยินเพศผู้ในสายพันธุ์ของตัวเอง ทีมงานจึงหันไปหาสายพันธุ์อื่นๆ มากมายในงานเลี้ยงค็อกเทลกบ ทีมงานได้สร้างราย ชื่อกบ อีก 42 สายพันธุ์ที่รู้จักในเวลาเดียวกันและสถานที่ที่กบต้นไม้เขียวทำ นักวิจัยจำกัดรายชื่อนี้ให้เหลือ 10 สปีชีส์ซึ่งคิดเป็นเกือบ 80 เปอร์เซ็นต์ของกรณีการโทรร่วมที่รายงานและวิเคราะห์ความถี่ที่ใช้โดยการโทรตามลำดับ

ทีมงานพบว่าการเรียกของสัตว์เหล่านี้ 5 สายพันธุ์ รวมถึง 2 สายพันธุ์ที่เรียกร่วมกับกบต้นไม้สีเขียวบ่อยที่สุดในฐานข้อมูลวิทยาศาสตร์พลเมือง ตกลงโดยตรงในช่วงความถี่ที่ปอดของกบต้นไม้เขียวขยายออกไป กบต้นไม้สีเขียวตัวเมียสามารถเป่าปอดได้ โดยสามารถลดระดับเสียงของสายพันธุ์อื่นๆ และทำให้ได้ยินเพศผู้ในแบบเดียวกันได้ง่ายขึ้น

“ดังนั้น ปอดที่พองตัวจะลดทอนเสียงรบกวนจากภายนอก ซึ่งลดโอกาสที่เซลล์ประสาทจะตอบสนองต่อสิ่งผิดปกติ” บีกล่าว

Ximena Bernal นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัย Purdue ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในรายงานฉบับนี้ กล่าวว่าการศึกษานี้มีความสง่างามมาก เธอชอบ “วิธีที่พวกเขารวมเลเซอร์ไวโบรเมตรีเพื่อดูว่าแก้วหูตอบสนองอย่างไรจากนั้นนำมันกลับไปที่นิเวศวิทยาของสายพันธุ์เพื่อดูว่ากบต้นไม้สีเขียวชนิดใดที่กบต้นไม้เขียวเรียกด้วย”

ในการวิจัยในอนาคต ลีและบีหวังว่าจะสำรวจว่าการค้นพบนี้มีไว้เพื่อสายพันธุ์อื่นนอกเหนือจากกบต้นไม้สีเขียวหรือไม่ ตามที่นักวิจัยคนอื่น ๆ ดูเหมือนว่ากลไกทางสรีรวิทยานี้สามารถแพร่หลายได้

Andrea Simmons นักประสาทวิทยาที่เชี่ยวชาญด้านการสื่อสารกับสัตว์จากมหาวิทยาลัย Brown ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยกล่าวว่า “ฉันคาดว่าผลลัพธ์เหล่านี้จะขยายไปถึงกบทุกสายพันธุ์” “เรารู้มากเกี่ยวกับกบต้นไม้สีเขียว และไม่มีอะไรผิดปกติในแง่กบ ดังนั้นฉันจะตกใจถ้าการค้นพบนี้ไม่ได้ส่งต่อไปยังสายพันธุ์อื่น”

ซิมมอนส์ยังเสริมอีกว่าเธอหวังว่าการศึกษาติดตามผลจะสอบสวนว่าปอดของกบต้นไม้เขียวตัวผู้ทำงานในลักษณะเดียวกันหรือไม่ เพราะการศึกษานี้ตรวจสอบเฉพาะกบเพศเมียเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เธอกล่าวว่าในกบบูลฟร็อกแก้วหูของแต่ละเพศมีขนาดต่างกันและในกบโคกี การได้ยินของตัวผู้และตัวเมียจะถูกปรับให้โฟกัสที่ความถี่ต่างกัน

Bernal อยากรู้ว่ากลไกตัดเสียงนี้อาจทำงานอย่างไรในสายพันธุ์กบเขตร้อนที่ต้องต่อสู้กับสิ่งมีชีวิตที่มีเสียงดังอื่น ๆ ที่หลากหลายยิ่งขึ้น ตั้งแต่กบ นก ไปจนถึงแมลง

สิ่งที่จับได้จากการเปิดเผยเหล่านี้ก็คือ นักวิจัยยังไม่แน่ใจนักว่าปอดที่ส่งเสียงสะท้อนจะตัดเพลงของกบสายพันธุ์อื่นๆ ออกไปได้อย่างไร พวกเขาสงสัยว่าสิ่งที่เกิดขึ้นเป็นสิ่งที่คล้ายกับสิ่งที่หูฟังตัดเสียงรบกวนทำ ในสถานการณ์นี้ คลื่นเสียงที่ส่งผ่านปอดของกบกำลังสร้างสิ่งที่เรียกว่าการรบกวนแบบทำลายล้างเมื่อพวกมันพบกับคลื่นเสียงที่ไหลผ่านด้านนอกของแก้วหู ทำให้การสั่นสะเทือนทั้งสองหายไป

สำหรับตอนนี้ Bee กล่าวว่าเขาไม่เห็นหูฟังที่มีดีไซน์ใหม่หรือนวัตกรรมทางเทคโนโลยีที่ได้รับแรงบันดาลใจจากกบในงานนี้ “สำหรับผม” เขากล่าว “มันวิเศษมากที่คิดว่าระบบตัดเสียงรบกวน ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่วิศวกรของมนุษย์พัฒนาขึ้นมาไม่นานมานี้ อาจถูกใช้ประโยชน์จากวิวัฒนาการสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกในครั้งแรกเมื่อ 200 ล้านปีก่อน”

หน้าแรก

Share

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published.