Órgano de Johnston - Johnston's organ
El órgano de Johnston es una colección de células sensoriales que se encuentran en el pedicelo (el segundo segmento) de las antenas en la clase Insecta . El órgano de Johnston detecta movimiento en el flagelo (tercer segmento de la antena y normalmente el último). Consiste en escolopidios dispuestos en forma de cuenco, cada uno de los cuales contiene una neurona cordotonal mecanosensorial . El número de scolopidia varía entre especies. En los homópteros , los órganos de Johnston contienen de 25 a 79 escolopidios. La presencia del órgano de Johnston es una característica definitoria que separa a la clase Insecta de los otros hexápodos pertenecientes al grupo Entognatha . El órgano de Johnston lleva el nombre del médico Christopher Johnston, padre del médico y asiriólogo Christopher Johnston .
Usos del órgano de Johnston
En moscas de la fruta y mosquitos que no pican
En la mosca de la fruta Drosophila melanogaster y Chironomus annularius , el órgano de Johnston contiene casi 480 neuronas sensoriales. Las distintas poblaciones de neuronas se activan de manera diferente por las desviaciones de las antenas causadas por la gravedad o por las vibraciones causadas por el sonido o el movimiento del aire. Esta respuesta diferencial permite a la mosca distinguir entre estímulos gravitacionales, mecánicos y acústicos.
El órgano de las moscas de la fruta de Johnston se puede utilizar para detectar las vibraciones del aire causadas por la frecuencia del batido de las alas o el canto de cortejo de una pareja. Una función del órgano de Johnston es detectar la frecuencia de batido de las alas de un compañero. La producción de sonido en el aire tiene como resultado dos componentes de energía: el componente de presión, que son los cambios en la presión del aire que emanan de la fuente del sonido; y el componente de desplazamiento de partículas, que es la vibración hacia adelante y hacia atrás de las partículas de aire que oscilan en la dirección de propagación del sonido. El desplazamiento de partículas tiene una mayor pérdida de energía que el componente de presión, por lo que el componente de desplazamiento, llamado "sonido de campo cercano", es detectable solo dentro de una longitud de onda de la fuente.
Los insectos, como las moscas de la fruta y las abejas, detectan los sonidos de campo cercano utilizando pelos o antenas sueltas que vibran con el movimiento de las partículas de aire. (Los órganos timpánicos detectan el componente de presión del sonido.) El sonido de campo cercano, debido a la rápida disipación de energía, es adecuado sólo para una comunicación muy cercana. Dos ejemplos de comunicación sonora de campo cercano son la danza de las abejas y las canciones de cortejo de Drosophila . En las moscas de la fruta, el arista de las antenas y el tercer segmento actúan como receptor de sonido. Las vibraciones del receptor provocan la rotación del tercer segmento, que canaliza la entrada de sonido a los mecanorreceptores del órgano de Johnston.
En polillas halcón
El órgano de Johnston juega un papel en el control de la estabilidad del vuelo en las polillas halcón . Los datos cinemáticos medidos a partir de polillas suspendidas durante un vuelo estable indican que las antenas vibran con un batido de ala coincidente en frecuencia (27 Hz). Sin embargo, durante un vuelo complejo, los cambios angulares de la polilla voladora causan fuerzas de Coriolis , que se predice que se manifestarán como una vibración de la antena de aproximadamente el doble de frecuencia de batido de alas (~ 60 Hz). Cuando se manipularon las antenas para que vibrasen en un rango de frecuencias y se midieron las señales resultantes de las neuronas asociadas con los órganos de Johnston, la respuesta de las neuronas de los escolopidios a la frecuencia se acopló estrechamente en el rango de 50 a 70 Hz, que es el rango previsto de vibraciones causadas por los efectos de Coriolis . Por lo tanto, el órgano de Johnston está sintonizado para detectar cambios angulares durante las maniobras en vuelos complejos.
En abejas
Las abejas bailarinas ( Apis mellifera ) describen la ubicación de fuentes de alimentos cercanas mediante señales sonoras emitidas por el aire. Estas señales consisten en un movimiento rítmico de alta velocidad de partículas de aire. Estos sonidos de campo cercano se reciben e interpretan utilizando el órgano de Johnston en el pedicelo de las antenas. Las abejas también perciben cambios en el campo eléctrico a través de los órganos de Johnston en sus antenas y posiblemente otros mecanorreceptores. Los campos eléctricos generados por los movimientos de las alas provocan desplazamientos de las antenas según la ley de Coulomb . Las neuronas del órgano de Johnston responden a movimientos dentro del rango de desplazamientos causados por campos eléctricos. Cuando se impidió que las antenas se movieran en las articulaciones que contenían el órgano de Johnston, las abejas ya no respondían a campos eléctricos biológicamente relevantes. Las abejas responden de manera diferente a diferentes patrones temporales. Las abejas parecen utilizar el campo eléctrico que emana de la abeja bailarina para comunicarse a distancia.