Słuch jest niezwykle ważny dla zwiększenia szans organizmu na przetrwanie. Ofiarom ułatwia uniknąć agresji, a drapieżnikom znaleźć ofiarę. Zaś ludzkości – niejako przy okazji – dzięki komunikacji werbalnej umożliwił rozwój cywilizacji. Historia powstania zmysłu słuchu jest niezwykle interesująca. Wszystko zaczęło się od grupy komórek skóry u ryb. Wzdłuż bocznej powierzchni ciała ryby znajduje się ich skupisko, zwane linią boczną, wyspecjalizowane w percepcji ruchu drgającego. W środowisku wodnym jest to w miarę łatwe zadanie: fala akustyczna powstaje w wodzie i dochodzi do komórek zmysłowych linii bocznej, które również znajdują się w płynie. I w morzach rozwiązanie to funkcjonuje znakomicie.

Trudność ze słyszeniem na lądzie

Duży kłopot z percepcją dźwięku pojawił się około 370 milionów lat temu, kiedy to ryby, przekształcając się stopniowo w płazy, zaczęły opanowywać lądy. Komórki linii bocznej potrafią funkcjonować tylko w środowisku płynnym. Dlatego u zwierząt lądowych linia boczna niejako „zwinęła się w kłębek” i „weszła” do wnętrza głowy. U żyjących na lądzie kręgowców (a więc i ludzi)  tworzy tzw. ślimak w uchu wewnętrznym. A w jego wnętrzu znajduje się oczywiście płyn (a nawet dwa jego rodzaje: perylimfa i endolimfa).

Kłopot z odbiciem fali akustycznej

Problem w tym, że fala akustyczna, rozprzestrzeniając się w środowisku powietrznym, musi dotrzeć do środowiska płynnego, w którym te komórki funkcjonują. A nie jest to łatwe. Większość energii akustycznej przy przejściu ze środowiska rzadkiego (powietrznego) do gęstego (płynnego), ulega odbiciu. Łatwo można to zaobserwować po zanurzeniu głowy w wannie lub podczas nurkowania. Dochodzące do nas dźwięki stają się wyraźnie cichsze.

Wszystko przez nasze geny

I nie da się tego obejść wymyślając jakiś inny sposób słyszenia. Natura bowiem nie potrafi wykonać kroku wstecz. Jeśli mamy zapisane w genach jakieś rozwiązanie (komórki odbierające fale akustyczne muszą pracować w środowisku płynnym) nie może tego zmienić. Ewolucja natomiast niesie ze sobą niezwykłe możliwości przekształcania istniejących struktur. Na przykład skrzel, które na lądzie stały się zbędne.

Rozwój ludzkiego zarodka

Do dziś możemy obserwować to, co w tej kwestii wydarzyło się przed milionami lat, obserwując rozwój zarodka. Każdy z nas w okresie zarodkowym miał zawiązki skrzel (nawiasem mówiąc także zawiązki ogona…). Podczas rozwoju zarodka zawiązki skrzel przekształcają się w narządy, których ryby nie mają. Między innymi w chrząstki małżowiny usznej, przewód słuchowy zewnętrzny, jamę bębenkową, kosteczki słuchowe i trąbkę słuchową. Struktury te tworzą tak zwane ucho zewnętrzne i środkowe.

Jak są wzmacniane dźwięki?

U kręgowców lądowych ucho zewnętrzne i środkowe służy jako dodatkowy mechanicznych wzmacniacz fali akustycznej. Jak? Wykorzystując prawa fizyki. Małżowina uszna zbiera (na podobieństwo dłoni przystawionej do ucha) i wzmacnia dźwięki, kierując je do błony bębenkowej. Pole powierzchni tej ostatniej jest 17 razy większe od podstawy strzemiączka, co daje wzmocnienie siedemnastokrotne. Do tego jeszcze łańcuch kosteczek słuchowych (młoteczek, kowadełko i strzemiączko) działa jak dźwignia, wzmacniając dźwięk 1,3 krotnie. Mamy zatem niezwykły wzmacniacz działający „bez prądu” przez całe nasze życie.

Wiele zawdzięczamy rybom (i ewolucji…)

Można zatem powiedzieć, iż natura wykorzystała zbędne na lądzie skrzela, aby zniwelować poważną trudność ze słuchem powstałą po „wyjściu życia na ląd”. Przy okazji zawiązki skrzel posłużyły do powstania tarczycy, grasicy, fragmentów tchawicy, niszy migdałków podniebiennych i innych ewolucyjnie młodszy struktur. Innymi słowy wiele rybom zawdzięczamy.

Zdjęcia: geozoo.pl; cziko.com.pl