Evolution dank guter Ohren
Wir Menschen verdanken – wie Säugetiere im Allgemeinen – unseren evolutionären Erfolg auch unserem exzellenten Gehör. Die Biologin Isabelle Lang hat jetzt den Grund dafür entdeckt.
Auf einen Blick
- Das menschliche Gehör ist – wie das aller Säugetiere – empfindlicher, leistungsfähiger und es deckt einen größeren Frequenzbereich ab als das anderer Spezies.
- Grund für die Effizienz unseres Gehörs ist der komplexe Aufbau der Gehörschnecke.
- Bislang ging man davon aus, dass Kalium und Calcium für den hoch komplexen Hörprozess im Innenohr erforderlich sind.
- Die Biologin Isabel Lang hat mithilfe der Untersuchung von Mäusen jedoch herausgefunden, dass ein Protein namens LRRC52 Bestandteil der Hörsinneszellen ist und sie unabhängig vom Calciumeinstrom arbeiten lässt.
Wer nicht will, dass alle mithören, kommuniziert in Frequenzbereichen, die nur bestimmte Personen hören. Dieses Prinzip setzt die Polizei im Funkverkehr bis heute ein, ebenso wie viele Geheimdienste und ihre kriminellen Gegenspieler – und es ist ein Grund für den evolutionären Erfolg der Säugetiere. Während des Dinosaurier-Zeitalters konnten sich die Säuger ungestört weiterentwickeln, weil sie auf Frequenzen miteinander kommunizierten, die ihre Fressfeinde – unter anderem die Dinosaurier – nicht hören konnten.
Wir hören mehr als andere Spezies
Dieser lebenswichtige Schutz war nur möglich, weil Säugetiere in einem größeren Frequenzbereich hören als andere Klassen des Tierreichs. Vögel etwa können Töne nur bis zu einer Frequenz von drei Kilohertz (kHz) wahrnehmen. Unser menschliches Gehör deckt den weiten Frequenzbereich von 20 Hertz (Hz) bis 20 kHz ab. Viele kleinere Säugetiere hören sogar in den Ultraschallbereich hinein und empfangen dadurch Signale, die selbst für uns Menschen nicht mehr hörbar sind. Absolute Spezialisten auf diesem Gebiet sind Fledermäuse, die Töne bis zu 200 kHz hören und ihr Gehör als Radar zur Ortung von Gegenständen nutzen. Spitzenreiter der Hochhörer sind Delfine: Sie nehmen Töne im Ultraschallbereich von über 100 kHz wahr.
Empfehlung: ab 45 alle zwei Jahre zum Hörtest
- Der Frequenzbereich, den wir in jungen Jahren abdecken, reicht etwa von 20 Hz bis 20 kHz.
- Im Alter hingegen lässt die Fähigkeit, hohe Töne zu hören, immer mehr nach.
- Deshalb empfiehlt sich vor allem mit fortschreitendem Alter, das Gehör regelmäßig testen zu lassen, um ein nachlassendes Hörvermögen frühzeitig erkennen und ausgleichen zu können.
- Hörakustiker empfehlen, aber einem Alter von 45 Jahren alle zwei Jahre einen Hörtest durchführen zu lassen.
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Unser ausgeprägtes Gehör spielt also eine wichtige Rolle für den Erfolg unserer Spezies im Allgemeinen. Denn das Hören dient bei uns Menschen und Säugetieren nicht nur zur Kommunikation, sondern auch zur räumlichen Orientierung und zur Erkennung von Gefahren. Meeressäugetiere wie Wale und Delfine orientieren sich zum Beispiel allein mittels Gehörs in den dunklen Weiten der Ozeane. Um Wassertiefe und Entfernungen einschätzen und ihre Beute orten zu können, verfügen Wale über ein sogenanntes Echolot: Sie erzeugen Schallwellen, die – wenn sie auf ein Objekt treffen – zu ihnen zurückkommen und ihnen innerhalb kürzester Zeit ein genaues Bild ihrer Umgebung vermitteln. Mithilfe dieser kurzen Klicks oder langen, tiefen Töne kommunizieren die Meeresriesen auch auf ganz eigenen Frequenzen miteinander.
Schneckenwindungen im Ohr lassen uns besser hören
Der Prozess der Schallverarbeitung im Innenohr ist allerdings so komplex, dass er noch gar nicht ganz bis in jedes letzte Detail erforscht ist. Warum das menschliche Gehör leistungsfähiger ist als das anderer Spezies, ist hingegen bekannt: Die Effizienz unserer Ohren liegt in der Beschaffenheit unserer Gehörschnecke, der Cochlea, begründet. Diese ist bei Säugetieren gewunden, relativ lang und, ähnlich wie eine Gitarrensaite, mechanisch abgestimmt. Vögel hingegen haben in ihrem Innenohr nur ein vergleichbar einfach aufgebautes elektrisch abgestimmtes Pendant, das hochfrequente Töne nicht verarbeiten kann.
Trifft auf diese Gehörschnecke eine Schallwelle, setzt dies eine hochkomplexe physiologische Reaktion in Gang, die die Schwingungen der Luft in akustische Signale umwandelt und an unser Gehirn sendet: Die ankommende Schallwelle erregt die Hörsinneszellen, die sogenannten Haarzellen. Diese Signale werden von Nervenzellen an das Gehirn weitergeleitet. Dort entschlüsselt der sogenannte auditive Cortex, das Hörzentrum des Gehirns, die Reize, erkennt verschiedene Geräusche, Musik und versteht, wenn jemand mit uns spricht.
Wie funktioniert unser Gehör?
- Schallwellen regen die Ohrmuschel an, die diese Schwingungen an das Trommelfell weiterleitet.
- Das Trommelfell gerät in Schwingung, die es an die Gehörknöchelchen überträgt.
- Am Übergang zwischen Trommelfell und Hammer, Amboss und Steigbügel wird der Schalldruck um den Faktor 20 verstärkt.
- Der bewegliche Fuß des Steigbügels überträgt den Schalldruck an die Cochlea.
- Im Inneren der Gehörschnecke wird eine Membran in Schwingung versetzt.
- Haarzellen in der die Cochlea umgebenden Flüssigkeit übersetzen diese Wellen in elektrische Impulse, die der Hörnerv an den auditiven Cortex im Gehirn weiterleitet.
Protein als Schlüssel zum Geheimnis unseres Gehörs entdeckt
Entscheidend sind dabei die Mineralien Kalium und Calcium, die dafür sorgen, dass diese Kettenreaktion stattfindet, und die Haarzellen anschließend wieder in ihren Ausgangszustand versetzen, sodass sie wieder neue Schallwellen aufnehmen können. Bislang sind Forscher davon ausgegangen, dass beide Stoffe erforderlich für die Signalübertragung im Innenohr sind – wie es beispielsweise bei Vögeln der Fall ist. Wissenschaftliche Untersuchungen zeigen, dass der Hörnerv hier keine Impulse an das Gehirn sendet, wenn kein Calcium fließt. Bei Säugetieren wird diese Signalübertragung jedoch unabhängig davon aktiviert, ob die Hörsinneszellen Calcium transportieren oder nicht. Welcher Mechanismus dem zugrunde liegt, hat der Wissenschaft bislang Rätsel aufgegeben. Die Biologin Isabelle Lang von der Universität des Saarlandes hat diese Grundsatzfrage nun beantwortet: Ihr gelang der Nachweis, dass ein Protein namens LRRC52 dafür verantwortlich ist, dass das Gehör von Säugetieren anders funktioniert als das von Vögeln.
Zufallsfund löst Rätsel um unser Gehör
Herausgefunden hat die Wissenschaftlerin diesen Hörvorteil unserer Spezies, indem sie die Haarzellen von Mäusen vor und nach dem zwölften Tag nach ihrer Geburt untersucht hat. Ab diesem Zeitpunkt sind die Nagetiere in der Lage zu hören. In den Haarzellen von Mäusen, die noch nicht hören konnten, war das für das Hören verantwortliche Protein LRRC52 nicht nachweisbar. Bei den älteren Mäusen war es jedoch genau dort zu finden, wo auch die Kanäle saßen, die das Calcium transportierten. Dadurch konnte Lang nachweisen, dass das Protein ein Bestandteil der Hörsinneszellen ist, der es unabhängig vom Calciumeinstrom arbeiten lässt. Bei diesem wissenschaftlichen Erfolg spielte der Forscherin allerdings auch der Zufall in die Hände: Das Protein hatten andere Forschergruppen, die weltweit versuchten, das Rätsel der Effizienz des menschlichen Gehörs zu lösen, nicht in Verdacht, überhaupt eine Rolle im Gehör zu spielen. Tatsächlich ist es aber der Grund dafür, dass unser Gehör empfindlicher und leistungsfähiger ist, weil es schneller wieder einsatzbereit ist als die Ohren anderer Spezies und einen größeren Frequenzbereich abdeckt.
Unser hochleistungsfähiges, effizientes Gehör hat unser nicht nur im Verlauf der Evolution oft Vorteile verschafft, sondern leistet uns auch heute täglich lebenswichtige Dienste. Hier finden Sie Wissenswertes darüber, wie Sie Ihre Ohren schützen.
