Overharmonisk paringslek

Når malariamyggene i Burkina Faso skal pare seg, synger de i kor slik at de harmoniske overtonene klinger nesten perfekt sammen. Men ulike varianter av mygg synger bare med sine egne i myggsvermen. Slik holder de arvelinjene rene, og bidrar til at nye arter utvikler seg i finstemt evolusjon.

Publisert
"Mygg parer seg i flukt. Hannen (blå) underst, hunnen (rød) over. (Figur: Bearbeidet fra Wikipedia)"
"Mygg parer seg i flukt. Hannen (blå) underst, hunnen (rød) over. (Figur: Bearbeidet fra Wikipedia)"

Malariamyggen Anopheles gambiae er spesielt interessant for forskerne fordi det finnes flere varianter av arten. Variantene svermer sammen, og forskerne har lurt på hvorfor de likevel holder seg til sine egne og ikke parer seg med hverandre, når dette rent biologisk er mulig.

Slik adskillelse kalles reproduktiv isolasjon.

Hvis variantene hadde paret seg med hverandre, ville arvestoffet blitt blandet, og skillet mellom variantene ville forsvunnet. Med reproduktiv isolasjone blir skillet stadig større, slik at variantene til slutt kan bli adskilte arter.

Dette er en viktig mekanisme i evolusjonen. Nå mener et forskerteam ledet av Cédric Pennetier at de har funnet ut hva som holder myggvariantene i samme sverm fra å pare seg med hverandre. Forskerne presenterer resultatene i en artikkel i tidsskriftet Current Biology.

Harmoni mot turbulens

"Hannmygg (til venstre) og hunnmygg av arten Aedes aegypti . (Illustrasjon: Wikipedia)"
"Hannmygg (til venstre) og hunnmygg av arten Aedes aegypti . (Illustrasjon: Wikipedia)"

Svaret ligger i den lyse hviningen fra vingene til myggen, som kan drive noen og enhver til vanvidd en vakker sommerkveld. Opptak av mygghanner og mygghunner av samme variant viser at de samstemmer frekvensene på vingene slik at de klinger i nesten perfekt harmoni.

Hanner og hunner av ulik variant finner derimot slett ikke tonen. Dermed parer de seg heller ikke.

Hvorfor myggene samstemmer, og hvorfor samstemmingen fører til paring, er forskerne mer usikre på, ifølge artikkelen. En teori går ut på at luftstrømmene fra vingene skaper turbulens ved nærkontakten i lufta. Ved samstemming vil turbulensvirvlene synkroniseres, og paringsflukten blir mykere.

Samstemmer overtonene

Men harmoniseringen er ikke så enkel for myggene. Det første problemet deres er at hannen er mindre enn hunnen, og synger med høyere tone, nesten en oktav høyere. Derfor kan ikke hann og hunn velge enkleste løsning og nynne unisont på samme frekvens gjennom paringen.

Løsningen ligger i den harmoniske overtonerekka. Fra naturinstrumenter som bukkehorn og seljefløyte erfarer vi at instrumentet både klinger med en grunntone og med såkalte naturlige eller harmoniske overtoner.

"Figuren viser grunntonen og de fire første harmoniske overtonene, tenkt som f.eks. en gitarstreng. Den første tonen, grunntonen (øverst) dannes ved at hele strengens lengde vibrerer. Den andreharmoniske overtonen (nest øverst) er en oktav over: dobbelt så lys, med halv bølgelengde. Så følger den tredjeharmoniske overtonen en kvint høyere, tre ganger så lys, med tredjedels bølgelengde. Til slutt den fjerdeharmoniske overtonen (nederst) to oktaver over grunntonen, fire ganger så lys, med fjerdedels bølgelengde. (Figur: Wikipedia, utsnitt)"
"Figuren viser grunntonen og de fire første harmoniske overtonene, tenkt som f.eks. en gitarstreng. Den første tonen, grunntonen (øverst) dannes ved at hele strengens lengde vibrerer. Den andreharmoniske overtonen (nest øverst) er en oktav over: dobbelt så lys, med halv bølgelengde. Så følger den tredjeharmoniske overtonen en kvint høyere, tre ganger så lys, med tredjedels bølgelengde. Til slutt den fjerdeharmoniske overtonen (nederst) to oktaver over grunntonen, fire ganger så lys, med fjerdedels bølgelengde. (Figur: Wikipedia, utsnitt)"

Hvis grunntonen for eksempel er en enstrøken A på 440 svingninger i sekundet, vil den første naturlige overtonen, den andreharmoniske, være en oktav over. Det vil si at den har den dobbelte frekvensen, 880 svingninger i sekundet. Den tredjeharmoniske overtonen har en frekvens på 1,5 ganger grunntonen, altså 1320 svingninger i sekundet.

Artikkelen i Current Biology beskriver hvordan myggene samstemmer disse overtonene. Når en hann og en hunn av samme variant kommer sammen, finstemmer de grunntonene slik at hannens andreharmoniske overtone og hunnens tredjeharmoniske overtone har tilnærmet samme frekvens. De klarer ikke å lage samme overtone, for hunnen er jo dypere i målet i utgangspunktet.

"Øverst: Hunnmyggen har en dypere grunntone (rød) enn den mindre hannen (blå). Myggene samstemmer grunntonene slik at andreharmoniske overtone hos hannen (midten, blå) har samme bølgelengde, og dermed tonehøyde, som tredjeharmoniske overtone hos hunnen (nederst, rød)."
"Øverst: Hunnmyggen har en dypere grunntone (rød) enn den mindre hannen (blå). Myggene samstemmer grunntonene slik at andreharmoniske overtone hos hannen (midten, blå) har samme bølgelengde, og dermed tonehøyde, som tredjeharmoniske overtone hos hunnen (nederst, rød)."

For lyse overtoner

Men her får myggene enda et problem. Hvordan skal de klare å samstemme, når ørene deres ikke kan høre overtonene?

Det vil si, myggen har jo ikke ører slik som oss. Den fanger lyder med noen flimmerhår. De sitter fast i følere på hver side av sugesnabelen. Disse flimmerhårene settes i bevegelse av lydvibrasjonene i lufta, og de klarer dårlig å fange opp overtonene fra myggvingene.

Overtonene har en frekvens eller tonehøyde på rundt 1500 svingninger i sekundet, og høresansen til myggen er mest følsom for dypere toner, rundt 100 til 200 svingninger i sekundet, heter det i artikkelen i Current Biology.

Men myggene bruker samme knep som fiolinister for å samstemme seg. Når en fiolinist skal stemme to strenger, så tar han et grep på gripebrettet slik at de i utgangspunktet burde klinge med samme tone.

Hvis fiolinen er ustemt, vil frekvensen eller tonehøyden på de to strengene være litt forskjellig. Da vil de to småsure tonene påvirke hverandre eller interferere. Den ene tonen vil ”skli” litt i forhold til den andre, slik at bølgetoppene i lydbølgene noen ganger forsterker hverandre, mens bølgetopp og bølgedal i lydbølgene andre ganger svekker hverandre.

Dypere differansetone

Resultatet er en langsom variasjon i tonestyrken, en vibrato. Frekvensen på denne vibratoen er lik forskjellen i frekvens mellom strengene.

"Hodet på malariamygg. Følehornene med flimmerhår peker på skrå nedover mot høyre fra hodet."
"Hodet på malariamygg. Følehornene med flimmerhår peker på skrå nedover mot høyre fra hodet."

Fiolinisten kan så stemme fiolinen ved å vri på stemmeskruen slik at denne langsomme vibratoen blir langsommere og langsommere. Dette tilsvarer at differansen mellom frekvensene i strengene blir mindre og mindre. Til slutt blir vibratoen helt borte. Strengene har samme frekvens eller tonehøyde.

På omtrent samme måte er høresansen til myggen følsom for slike dype differansetoner. Det som skjer når en hann og en hunn av samme variant kommer nærmere enn to centimeter fra hverandre, er at de begge går opp i tonehøyde.

Så finstemmer de frekvensene slik at differansetonen skapt av forskjellen mellom hannens annenharmoniske og hunnens tredjeharmoniske overtone blir dypere og dypere, i praksis ned mot 20 svingninger i sekundet og lavere, heter det i artikkelen.

Opptak av vingesang

Forsøkene ble gjort av et team forskere fra University of Sussex og University of Greenwich i Storbritannia og Institut de Recherche en Science de la Sante/Centre Muraz i Burkina Faso.

Malariamygg av arten Anopheles gambiae fantes i to varianter i området i Burkina Faso der eksperimentene ble gjort. Den ene varianten ble kalt M, og den ble hentet fra rismarkene ved en landsby. Den andre varianten ble kalt S, og ble hentet fra regndammer.

Myggene ble festet til stive tråder, og hanner og hunner av samme og motsatt variant ble plassert i forskjellige avstander fra hverandre. Lyden fra vingene ble fanget med en mikrofon plassert i samme avstand.

Referanser

Pennetier et al., ‘‘Singing on the Wing’’ as a Mechanism for Species Recognition in the Malarial Mosquito Anopheles gambiae, Current Biology (2010), doi:10.1016/j.cub.2009.11.040. Abstract.

Mosquitoes mate in perfect harmony. Nyhetsartikkel I Nature News, 31.12.2009