Was wir bisher untersucht haben, betraf die Schallschwingungen im Außen- und Mittelohr. Die Schwingungen werden verstärkt und weitergegeben, doch alles geschieht bisher mechanisch. Noch hören wir keinen Ton.

Der Prozess, durch den die mechanische Bewegung in Töne umgewandelt wird, findet im Innenohr statt. Dort befindet sich ein mit einer Flüssigkeit gefülltes, spiralförmiges Organ, die Cochlea.

Die komplexe Struktur des Innenohrs. Innerhalb dieser komplizierten Knochenstruktur finden sich sowohl unser Gleichgewichtsorgan, sowie ein sensibler Teil unseres Gehörs, der Schwingungen in Töne verwandelt.

Der innerste Teil des Mittelohrs ist der Steigbügelknochen, der durch eine Membran mit der Cochlea verbunden ist. Die mechanischen Schwingungen aus dem Mittelohr werden durch diese Verbindung auf die Flüssigkeit des Innenohrs übertragen.

In ihr erzeugen sie Wellen. Die Innenwände der Cochlea sind mit Flimmerhärchen bedeckt, den Stereociliae, die durch diese Wellen in Bewegung geraten. Sie bewegen sich exakt im Rhythmus der Wellen in der Flüssigkeit. Wird ein lauter Ton empfangen, entsteht eine stärkere Welle, und eine größere Zahl Flimmerhaare beugt sich unter ihrem Einfluss. Jede Frequenz aus der Außenwelt ruft andere Bewegungen der Flimmerhaare hervor.

Doch was bedeutet diese Bewegung der Flimmerhaare? Was kann die Bewegung kleiner Haare in der Cochlea des Innenohres zu tun haben mit dem Anhören eines Konzerts klassischer Musik, dem Erkennen der Stimme eines Freundes, des Motorengeräuschs eines Autos oder dem Unterscheiden von Millionen anderer Geräuschquellen?

Die Antwort ist höchst interessant und enthüllt einmal mehr die Komplexität des Ohres. Jedes der die innere Wand bedeckenden Flimmerhaare der Cochlea ist ein Mechanismus, der mit einer von 16000 Haarzellen verbunden ist. Sind diese Haare einer Schwingung ausgesetzt, bewegen sie sich und stoßen aneinander. Die Bewegung öffnet Kanäle in den Membranen der unter den Haaren befindlichen Zellen. Dies erlaubt den Eintritt von Ionen in diese Zellen. Bewegen sich die Haare in Gegenrichtung, schließen sich die Kanäle wieder. Die permanente Bewegung der Haare bewirkt permanente Veränderungen der chemischen Balance der darunter liegenden Zellen, wodurch sie elektrische Signale produzieren. Diese werden durch Nerven zum Gehirn geleitet, dort verarbeitet und es entstehen Töne.

Die Innenwände der Cochlea im Innenohr sind mit winzigen Haaren bedeckt. Diese geraten entsprechend der durch die von außen kommenden Schwingungen erzeugten Wellenbewegung der Flüssigkeit im Innenohr in Bewegung. Dadurch wird das elektrische Potential der Zellen, mit denen diese Haare verbunden sind, verändert und es entstehen Signale, die wir als Töne wahrnehmen.

Noch sind nicht alle technischen Details des Systems erforscht. Während die elektrischen Signale erzeugt und durch Nerven zum Hirn gesendet werden, übertragen die Zellen des Innenohres auch die Frequenzen, deren Intensität und Rhythmen aus der Außenwelt. Der Prozess ist so kompliziert, dass man bis heute nicht herausgefunden hat, ob das System der Frequenzerkennung im Innenohr liegt, oder ob der Vorgang sich erst im Gehirn abspielt.

Betrachten wir eine weitere interessante Eigenheit der Flimmerhaarbewegung auf den Zellen des Innenohrs. Die Haare bewegen sich vor und zurück und berühren einander. Doch gewöhnlich ist die Bewegung der Haare sehr gering. Forschungen haben ergeben, dass die Bewegung eines Haars nur um die "Breite" eines Atoms ausreichen kann, die Zellreaktion auszulösen. Experten geben folgendes Beispiel, um die Empfindlichkeit der Flimmerhaare zu verdeutlichen: Stellen wir uns eines dieser Haare so groß vor wie den Eiffelturm, dann würde die unten befindliche Zelle bereits auf eine Seitwärtsbewegung der Turmspitze von 3 Zentimetern reagieren.358

Genauso interessant ist die Frage, wie oft sich die Haare pro Sekunde bewegen können. Dies ändert sich entsprechend der eintreffenden Tonfrequenzen. Wenn sich die Frequenz erhöht, erreicht auch die Schwingungsfrequenz der Flimmerhaare enorme Werte. Ein Ton mit einer Frequenz von 20000 Hz bedeutet, dass sich die Flimmerhaare 20000 mal pro Sekunde hin und her bewegen.

Was wir bisher untersucht haben, hat gezeigt, dass das Ohr ein außergewöhnliches Design besitzt. Bei näherem Hinsehen stellt sich heraus, dass dieses Design irreduzibel komplex ist, da für die Hörfähigkeit alle Systemteile gleichzeitig am richtigen Platz und vollständig funktionstüchtig vorhanden sein müssen.

Sobald man auch nur ein einziges Teil entfernte, den Hammer-Knochen des Mittelohrs beispielsweise, würde man nichts mehr hören können. Zum Hören müssen alle Elemente, Trommelfell, Hammer, Amboss und Steigbügel, die Membran des Innenohrs, die Cochlea, die Flüssigkeit in ihr, die Flimmerhärchen mit den dazugehörigen Zellen, die Nervenverbindung zum Gehirn, und das Hörzentrum im Gehirn funktionsbereit vorhanden sein. Das System kann sich nicht über "verschiedene Stadien" entwickeln, denn keines der Zwischenstadien erfüllte irgendeinen Zweck.

358 Jeff Goldberg, "The Quivering Bundles That Let Us Hear," Seeing, Hearing, and Smelling the World, A Report from the Howard Hughes Medical Institute, S. 38.