Órgano de johnston
El órgano de Johnston es un conjunto de células sensoriales que se encuentran en el pedicelo (el segundo segmento) de las antenas de la clase Insecta. El órgano de Johnston detecta el movimiento en el flagelo (tercer y típicamente último segmento antenal). Consiste en escolopidios dispuestos en forma de cuenco, cada uno de los cuales contiene una neurona cordotonal mecanosensorial. El número de escolopidios varía entre especies. En los homópteros, los órganos de Johnston contienen entre 25 y 79 escolopidios. La presencia del órgano de Johnston es una característica definitoria que separa a la clase Insecta de los demás 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, mosquitos que no pican y mosquitos
En la mosca de la fruta Drosophila melanogaster y Chironomus annularius, el órgano de Johnston contiene casi 480 neuronas sensoriales. En el mosquito, el órgano de Johnston alberga aproximadamente 15.000 células sensoriales en los machos, comparables a las de la cóclea humana, y aproximadamente la mitad en las hembras. Distintas poblaciones de neuronas se activan de manera diferente por desviaciones de las antenas causadas por la gravedad o por 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 Johnston de las moscas de la fruta, los quironómidos o los mosquitos se puede utilizar para detectar vibraciones del aire causadas por la frecuencia del aleteo o el canto de cortejo de una pareja. Una función del órgano de Johnston es detectar la frecuencia del aleteo de una pareja. La producción de sonido en el aire da como resultado dos componentes energéticos: el componente de presión, que son cambios en la presión del aire; y el componente de desplazamiento de partículas, que es la vibración de ida y vuelta de las partículas de aire que oscilan en la dirección de la propagación del sonido. El desplazamiento de partículas tiene una mayor pérdida de energía que el componente de presión cuando se aleja de la fuente de sonido, por lo que para sonidos silenciosos como los de moscas pequeñas, es detectable sólo dentro de unas pocas longitudes de onda de la fuente.
Los insectos, como las moscas de la fruta y las abejas, detectan sonidos mediante pelos o antenas sueltos 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, sólo es adecuado para comunicaciones muy cercanas. Dos ejemplos de comunicación sonora de campo cercano son el baile de meneo de las abejas y las canciones de cortejo de Drosophila. En las moscas de la fruta, la arista de las antenas y el tercer segmento actúan como receptor del 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 desempeña un papel en el control de la estabilidad del vuelo en las polillas halcón. Los datos cinemáticos medidos de polillas en vuelo estacionario durante un vuelo constante indican que las antenas vibran con un aleteo de frecuencia coincidente (27 Hz). Sin embargo, durante un vuelo complejo, los cambios angulares de la polilla voladora provocan fuerzas de Coriolis, que se prevé que se manifiesten como una vibración de la antena de aproximadamente el doble de la frecuencia de aleteo (~60 Hz). Cuando se manipularon las antenas para que vibraran 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 escolopidia a la frecuencia estuvo estrechamente acoplada en el rango de 50 a 70 Hz. , que es el rango previsto de vibraciones causadas por los efectos de Coriolis. Así, el órgano de Johnston está sintonizado para detectar cambios angulares durante las maniobras en vuelos complejos.
En las abejas
Las abejas danzantes (Apis mellifera) describen la ubicación de fuentes de alimento cercanas mediante señales sonoras emitidas en el aire. Estas señales consisten en movimientos rítmicos 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 de 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 provocados por campos eléctricos. Cuando se impidió que las antenas se movieran en las articulaciones que contienen el órgano de Johnston, las abejas ya no respondieron 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 danzante para comunicarse a distancia.