So klingt der Song "Jeannie" von Falco für menschliche Ohren. Für eine Fruchtfliege hört sich die Musik dagegen ungefähr so an ...
Forscher haben der Fliege das Lied vorgespielt. Die Reaktion des Ohres darauf - ein elektrisches Signal am Hörnerv - haben sie dann wieder zurück in ein Tonsignal umgewandelt. Das Lied war aber nur eine Art "Pausenmusik" zwischen den eigentlichen Versuchen. Denn normalerweise werden den Fruchtfliegen im zoologischen Labor an der Universität Köln nicht die Hits der 80er Jahre vorgespielt, sondern Töne, die etwa so klingen:
Die Fruchtfliege klebt währenddessen auf einer kleinen weißen Säule. Mit viel Fingerspitzengefühl hat Martin Göpfert sie dort mit Wachs fixiert. Bewegen kann sich jetzt nur noch ein Teil der Antennen an ihrem Kopf. Diese sogenannte Arista sieht unter dem Mikroskop aus wie eine winzige Pflanzenwurzel. Über sie können die Insekten Geräusche wahrnehmen. Martin Göpfert legt einen Schalter um, eine helle Lampe beleuchtet nun die Fliege auf der Säule. Ein feiner Laserstrahl ist aus etwa einem Meter Entfernung genau auf die Antenne des Insekts gerichtet
"Und dieser Laserstrahl, der hat eine bestimmte Lichtfrequenz. Wenn sich die Antenne bewegt, dann kommt es zu Änderungen der Frequenz dieses Laserlichts."
Die winzigen Schwingungen der Antenne entstehen, wenn dort Schallwellen auftreffen.
"Und indem wir uns diese Frequenzänderungen anschauen, können wir rückrechnen auf die Geschwindigkeit der Bewegung der Antenne, und auf die Auslenkung und so weiter. Wir können also hier sehr genau die Auslenkung der Antennen messen, mit Amplituden runter in den Subnanometer-Bereich. Also weniger als ein millionstel Meter."
Ein Computer rechnet die Daten in ein Diagramm um. So können die Forscher am Bildschirm sehen, wie der Hörapparat der Fliege auf den Schall reagiert. Ein Ergebnis der Kölner Forscher: Genau wie beim Menschen sind auch bei der Fruchtfliege die Ohren umso empfindlicher, je leiser ein Geräusch ist.
"Und das ist natürlich erstmal verblüffend. Das galt immer als einer der ausgefeiltesten Mechanismen des Wirbeltierhörens. Jetzt haben wir's auch bei Fliegen."
Der Mechanismus funktioniert, indem leise Tonsignale im Ohr verstärkt werden. Das bedeutet: Die Ohren selbst produzieren aktiv Schallwellen.
"Man kann sich das Ganze vorstellen wie eine Schaukel, die schwingt. Wenn man will, dass sie mehr schwingt, was man tut ist: man stößt die Schaukel an. Und genauso stoßen diese Zellen im Ohr die mechanischen Schwingungen an, erhöhen damit deren Amplitude."
Damit die Fliege die mechanischen Schwingungen in ihrem Ohr überhaupt wahrnehmen kann, müssen sie in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Dieses wird dann über Nervenzellen weitergeleitet. Die Details dieser Umwandlung sind noch unklar. Martin Göpfert geht aber davon aus, dass dabei sogenannte Ionenkanäle eine wichtige Rolle spielen - kleine Tore in der Membran von Zellen, die elektrisch geladene Teilchen hindurch lassen. Die einzelnen Teile, aus denen der Hörapparat besteht, sind in den Genen der Fliege verschlüsselt. Welches Gen den Bauplan für die Ionenkanäle enthält, das wollen die Wissenschaftler mit Hilfe von Fliegenmutanten herausfinden. Diese befinden sich in einem Wärmeschrank im Labor nebenan, in hunderten kleiner Glaskolben.
"Wir können hier mal reinschauen, da haben wir ein Röhrchen."
Jeder Kolben beherbergt Fliegen mit einem anderem genetischen Defekt - eines oder mehrere Gene sind ausgeschaltet. Drosophila melanogaster ist schon seit langem ein Modellorganismus für Genetiker. Indem die Forscher untersuchen, ob und wie die Mutanten hören, können sie Rückschlüsse auf die genetischen Grundlagen des Hörens ziehen.
"Das Interessante aber ist, dass neuerdings immer mehr Hinweise darauf kommen, dass die Zellen im Ohr von uns - von Wirbeltieren - und von Insekten evolutiv verwandt sind, und eben wahrscheinlich von einer gemeinsamen Vorläuferzelle her abstammen."
Dank der Verwandtschaft der Hörsinneszellen können bei der Forschung an der Fliege auch praktische Anwendungen für den Menschen herauskommen.
"Ein ganz dolles Ding war zum Beispiel vor ein paar Jahren, da wurde ein Drosophila-Gen gefunden, das die Entwicklung von Hörzellen im Fliegenohr initiiert. Und inzwischen ist das das Gen, das man nimmt, um auf eine genetische Hörtherapie hinzuarbeiten. Es gibt Ansätze, indem man künstlich dieses Gen einbringt, Hörzellen im Ohr wieder zu regenerieren. Und die Versuche, die es dazu gibt, sehen sehr vielversprechend aus."
Forscher haben der Fliege das Lied vorgespielt. Die Reaktion des Ohres darauf - ein elektrisches Signal am Hörnerv - haben sie dann wieder zurück in ein Tonsignal umgewandelt. Das Lied war aber nur eine Art "Pausenmusik" zwischen den eigentlichen Versuchen. Denn normalerweise werden den Fruchtfliegen im zoologischen Labor an der Universität Köln nicht die Hits der 80er Jahre vorgespielt, sondern Töne, die etwa so klingen:
Die Fruchtfliege klebt währenddessen auf einer kleinen weißen Säule. Mit viel Fingerspitzengefühl hat Martin Göpfert sie dort mit Wachs fixiert. Bewegen kann sich jetzt nur noch ein Teil der Antennen an ihrem Kopf. Diese sogenannte Arista sieht unter dem Mikroskop aus wie eine winzige Pflanzenwurzel. Über sie können die Insekten Geräusche wahrnehmen. Martin Göpfert legt einen Schalter um, eine helle Lampe beleuchtet nun die Fliege auf der Säule. Ein feiner Laserstrahl ist aus etwa einem Meter Entfernung genau auf die Antenne des Insekts gerichtet
"Und dieser Laserstrahl, der hat eine bestimmte Lichtfrequenz. Wenn sich die Antenne bewegt, dann kommt es zu Änderungen der Frequenz dieses Laserlichts."
Die winzigen Schwingungen der Antenne entstehen, wenn dort Schallwellen auftreffen.
"Und indem wir uns diese Frequenzänderungen anschauen, können wir rückrechnen auf die Geschwindigkeit der Bewegung der Antenne, und auf die Auslenkung und so weiter. Wir können also hier sehr genau die Auslenkung der Antennen messen, mit Amplituden runter in den Subnanometer-Bereich. Also weniger als ein millionstel Meter."
Ein Computer rechnet die Daten in ein Diagramm um. So können die Forscher am Bildschirm sehen, wie der Hörapparat der Fliege auf den Schall reagiert. Ein Ergebnis der Kölner Forscher: Genau wie beim Menschen sind auch bei der Fruchtfliege die Ohren umso empfindlicher, je leiser ein Geräusch ist.
"Und das ist natürlich erstmal verblüffend. Das galt immer als einer der ausgefeiltesten Mechanismen des Wirbeltierhörens. Jetzt haben wir's auch bei Fliegen."
Der Mechanismus funktioniert, indem leise Tonsignale im Ohr verstärkt werden. Das bedeutet: Die Ohren selbst produzieren aktiv Schallwellen.
"Man kann sich das Ganze vorstellen wie eine Schaukel, die schwingt. Wenn man will, dass sie mehr schwingt, was man tut ist: man stößt die Schaukel an. Und genauso stoßen diese Zellen im Ohr die mechanischen Schwingungen an, erhöhen damit deren Amplitude."
Damit die Fliege die mechanischen Schwingungen in ihrem Ohr überhaupt wahrnehmen kann, müssen sie in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Dieses wird dann über Nervenzellen weitergeleitet. Die Details dieser Umwandlung sind noch unklar. Martin Göpfert geht aber davon aus, dass dabei sogenannte Ionenkanäle eine wichtige Rolle spielen - kleine Tore in der Membran von Zellen, die elektrisch geladene Teilchen hindurch lassen. Die einzelnen Teile, aus denen der Hörapparat besteht, sind in den Genen der Fliege verschlüsselt. Welches Gen den Bauplan für die Ionenkanäle enthält, das wollen die Wissenschaftler mit Hilfe von Fliegenmutanten herausfinden. Diese befinden sich in einem Wärmeschrank im Labor nebenan, in hunderten kleiner Glaskolben.
"Wir können hier mal reinschauen, da haben wir ein Röhrchen."
Jeder Kolben beherbergt Fliegen mit einem anderem genetischen Defekt - eines oder mehrere Gene sind ausgeschaltet. Drosophila melanogaster ist schon seit langem ein Modellorganismus für Genetiker. Indem die Forscher untersuchen, ob und wie die Mutanten hören, können sie Rückschlüsse auf die genetischen Grundlagen des Hörens ziehen.
"Das Interessante aber ist, dass neuerdings immer mehr Hinweise darauf kommen, dass die Zellen im Ohr von uns - von Wirbeltieren - und von Insekten evolutiv verwandt sind, und eben wahrscheinlich von einer gemeinsamen Vorläuferzelle her abstammen."
Dank der Verwandtschaft der Hörsinneszellen können bei der Forschung an der Fliege auch praktische Anwendungen für den Menschen herauskommen.
"Ein ganz dolles Ding war zum Beispiel vor ein paar Jahren, da wurde ein Drosophila-Gen gefunden, das die Entwicklung von Hörzellen im Fliegenohr initiiert. Und inzwischen ist das das Gen, das man nimmt, um auf eine genetische Hörtherapie hinzuarbeiten. Es gibt Ansätze, indem man künstlich dieses Gen einbringt, Hörzellen im Ohr wieder zu regenerieren. Und die Versuche, die es dazu gibt, sehen sehr vielversprechend aus."