Säldjurens unika hörsel utvecklades för miljontals år sedan

Sälar, sjölejon och valrossar är de enda däggdjur som hör bra både i luft och under vatten. En internationell forskargrupp under ledning av paleontologen James Rule vid Natural History Museum i London har nu undersökt hur denna dubbla hörselförmåga fungerar och när den utvecklades.

I studien, som publiceras i Proceedings of the Royal Society, kombinerade forskarna tredimensionella öronskanningar med evolutionära modeller och uppgifter från nutida och fossila museiexemplar. Över 200 skallar från levande och utdöda säldjur undersöktes med mikrodatortomografi. Natural History Museum uppgav att omkring 40 procent av exemplaren skannades vid museets Imaging and Analysis Centre.

Undersökningen visar att säldjur har en särskild vävnad i örat som fylls med blod vid dykning. Vävnaden skyddar örat när vattentrycket förändras och hjälper samtidigt ljudet att nå hörselsnäckan. Eftersom blod och vatten har ungefär samma täthet kan ljudet passera utan att stoppas av den luftficka som annars finns bakom trumhinnan.

Hos människor och andra landlevande däggdjur överförs ljud normalt från trumhinnan till hörselsnäckan. Under vatten reflekterar luftfickan bakom trumhinnan bort nästan allt ljud. Valar, delfiner och tumlare är i stället väl anpassade till hörsel under vatten men hör betydligt sämre i luft.

Monash University uppgav att forskarna jämförde säldjurens anpassningar med deras närmaste landlevande släktingar och analyserade de olika fysikaliska krav som gäller i luft och vatten. Forskargruppen fastställde att de första havslevande säldjuren stod inför en avvägning mellan effektiv hörsel och behovet av att skydda öronen mot kraftiga undervattensljud.

En tidigare anatomisk studie av nordlig sjöelefant har visat att blodfyllda hålrum omsluter hörselbenen. När vävnaden fylls kan benen bli flytande och upphängda, vilket enligt forskarna stöder förekomsten av en särskild ljudväg genom mellanörat.

Den amfibiska hörselförmågan tycks ha börjat utvecklas för mer än 26,7 miljoner år sedan under oligocen. Släktet Enaliarctos, som omfattar fem arter, kan ha varit bland de första som utvecklade den blodfyllda vävnaden. Äldre föregångare hade sannolikt inte lika god hörsel under vatten.

Ashley Poust och Robert Boessenecker har beskrivit ett käkfossil från Enaliarctos som är mellan 30,6 och 27,4 miljoner år gammalt. Fossilet är äldre än de fynd som tidigare användes för att beskriva släktets skelett. De kända fossilen sträcker sig geografiskt från Oregon till norra Kalifornien och tidsmässigt från 30,6 till 16,6 miljoner år.

Annalisa Berta, Clayton Ray och André Wyss har också undersökt ett nästan komplett Enaliarctos-skelett som är omkring 23 miljoner år gammalt. Djuret hade kraftiga bakben och bedöms ha varit rörligare på land än dagens säldjur.

Forskarna bakom den nya studien identifierade den tidiga egentliga sälen Devinophoca som mer anpassad till hörsel under vatten, medan tidiga öronsälar främst var anpassade till hörsel i luft. Enligt Monash University visar den omkring tio miljoner år gamla öronsälen Pithanotaria starrii ett senare utvecklingsstadium där förmågan att höra i båda miljöerna hade förbättrats.

Hörselns utformning varierar fortfarande mellan olika arter. Forskare som undersökt hawaiisk munksäl fann en ovanligt liten yttre hörselöppning och en lång hörselgång som till stor del saknar stöd. De registrerade även en särskild minskning av hörselkänsligheten omkring 6,4 kilohertz, både i luft och under vatten. Mönstret hade inte tidigare påvisats hos andra egentliga sälar.

Säldjur använder ljud för kommunikation under vatten. Flera arter har sångliknande läten, vissa kan imitera mänskligt tal och sjölejon har visat förmåga att hålla takten till musik. Forskarna bedömer att kunskapen om hörseln även kan användas för att förstå hur djuren påverkas av motorbuller och andra ljudföroreningar i haven.

Sälar, sjölejon och valrossar tillhör tre familjer inom de hundartade rovdjuren, Caniformia, där även hunddjur, björnar och mårddjur ingår. Säldjuren tros härstamma från mårdliknande former som började anpassas till ett liv i havet för omkring 50 miljoner år sedan. De moderna säldjuren uppstod först drygt 26 miljoner år senare.

I dag finns 34 arter. De omfattar 15 öronsälar, där sjölejon och pälssälar ingår, samt 18 egentliga sälar och valrossen. Bland de egentliga sälarna finns knubbsäl, vikare och gråsäl.