南美热带雨林深处，美洲蝈蝈支起耳朵聆听蝙蝠发出的轻微滴答声。最新研究表明，该昆虫耳朵除了兼有前腿作用外，其余功能和我们人类极为相似。研究者想，或许工程师可以通过模仿这种小小的结构装置创造出微声传感器。

    哺乳类动物的耳朵有三个功能成分：鼓膜、耳骨与耳蜗。鼓膜，随着声波进入，鼓膜随之震动；三个纤巧的耳骨，它们可以将震动传入内耳；耳蜗，耳蜗中充满感觉细胞，它可以随着不同频率的震动而产生反应，像钢琴键一样从高到低排列。

    Ronald Hoy是康奈尔大学的一位神经生物学家，专门研究昆虫声音交流。他提到，感觉细胞的存活离不开液体，但液体会使大部分声波能量转向，这与你将头埋在水里时声音会改变原理一样。他还认为，感觉细胞为了能接受信号，必须有这样一种机制，该机制可将大的、弱的经空气传播的声波转化为小的但是更强有力的经液体传播且感觉细胞可检测到的声波。这个过程被称为阻抗匹配。这就是哺乳动物中耳的三骨结构存在的意义。Hoy说，因为在转换这些信号方面有着错综复杂的结构和精密的机械，中耳骨一直以来被认为是“连串奇迹”。

    几十年来科学家都知道，像人类一样，美洲蝈蝈和相关昆虫有微型鼓膜；它们也同时在脚部有感觉细胞的纹理。但是，这些昆虫如何将空气传播的声波转换成液体传播的声波并不清楚。尤其是目前研究人员还未识别出昆虫体内有声波可穿过的且充满液体的器官。

    目前，来自英国布里斯托尔大学与林肯大学的研究者认为，他们已经发现了Copiphora gorgonensis（它是来自哥伦比亚森林中美洲蝈蝈的一种）耳内的作用机制与哺乳动物中耳骨旗鼓相当。Hoy说，它的结构小于几百微米，解剖不可能发现它。即使一个人的解剖技巧超高，也很可能错过此结构。

    反而是生物物理学家在对这种Copiphora gorgonensis昆虫内耳由高性能CT扫描出的3D图像进行检测时发现了这种结构。这是一种非损害性技术，用于骨化石和其他史前古器物的检测，对这些珍贵物品不会造成损伤。他指出，正如Montealegre-Z检测的图像中所示的，美洲蟋蟀骨膜后有一个很小的锥形腔。该锥形腔的两边分别有两个角质片，短的一端伸出腔口。进一步检查发现，该锥形腔充满油状液体。当有声波进入，使鼓膜产生振动，继而传进伸出锥形腔口的角质片短端，再传入锥形腔内部的长端并使之震动。

    该研究的作者之一，即生物纳米科学家Daniel Rober说道：“这种声音转变机制与人类相似，但比人类的更简单。”他说：“这个发现令人兴奋，因为这个结构‘更简单又强健’，可能鼓舞工程师来发明出极小、极敏感的麦克风，这种麦克风可听得到我们人类无法听到的超声频率，也可以改进医疗设备，比如听力辅助器。”

    Catherine Carr是马里兰大学帕克分校的神经科学家，他也同样认为该研究发现“令人兴奋”，主要原因是美洲蝈蝈在如此小的范畴内克服了阻抗匹配的问题。

    尽管有着天壤之别，美洲蝈蝈和人类也有共同点。Hoy说道：“尽管这两者的感觉细胞都保持湿润，但是他们都不得不通过空气的介导来倾听。”在该研究之前，科学家对像美洲蟋蟀这样的昆虫进行听的过程完全不知。是昆虫和哺乳动物之间的进化趋同理论敲醒了科研人员的头脑。（作者：袁雅玉）

参考文献：《ScienceNOW》November 2012