Мигрирующие бабочки умеют читать звезды
Представьте, что вы путешествуете более 600 миль от единственного дома, который вы когда-либо знали, к горному хребту, на котором вы никогда не были. На улице ночь, полностью темно, и у вас нет карты, GPS, компаса или секстанта, которые могли бы вам помочь. Смогли бы вы это сделать?
Если бы вы были мотыльком Богонг (Agrotis infusa), это эпическое путешествие было бы обычной частью вашего жизненного цикла. Фактически, вы бы делали это два раза в год. Эти исчезающие, невзрачные бежевые ночные насекомые летают через юго-восточный угол Австралии из внутренних районов к пещерам, расположенным в Австралийских Альпах, недалеко от побережья, где они укрываются, чтобы спастись от летней жары. Во время весенней миграции недавно вылупившиеся и только что созревшие бабочки перемещаются из мест размножения, где они родились, в далекие, незнакомые пещеры. Осенью, после нескольких месяцев покоя, проведенных в скоплениях на стенах пещер, они меняют направление.
Несмотря на то, что их мозг меньше рисового зерна, а глаза крошечные, они умудряются массово достигать своих географических целей. Новое исследование дает представление о том, как это происходит. Согласно исследованию, опубликованному 18 июня в журнале Nature, бабочки Bogong следуют за звездами, используя ночное небо в качестве навигационного средства. Помимо того, что они ориентируются по магнитному полю Земли, как и многие мигрирующие виды, звезды служат насекомым резервным «звездным компасом», освещающим им путь.
Известно, что птицы и люди ориентируются по звездам. Исследование 2024 года даже предполагает, что навозные жуки полагаются на Млечный Путь, чтобы помочь им держать прямой курс на короткие расстояния. Но новые открытия показывают, что впервые беспозвоночные используют небо для ориентации при миграции на большие расстояния, говорит Кеннет Ломанн, биолог из Университета Северной Каролины, который не участвовал в этом исследовании. Ломанн исследует морских мигрантов, таких как морские черепахи и лосось, и является автором статьи, опубликованной вместе с новым исследованием. «Мне [исследование] понравилось настолько, что я предложил написать статью с моей точкой зрения», — говорит он Popular Science. «Я нашел замечательным, что насекомое с очень маленьким мозгом способно выполнять такие удивительные навигационные задачи. ... Результаты убедительно показывают, что моли унаследовали способность ориентироваться с помощью звезд».
Для человека путешествие моли было бы «эквивалентно двукратному кругосветному путешествию без каких-либо инструментов, кроме собственных чувств», — рассказывает Popular Science Эрик Уоррант, соавтор исследования и нейробиолог из Лундского университета в Швеции. То, что моли способны совершать столь точные путешествия, «вызывает у меня восхищение», — говорит он.
Новая статья основана на исследованиях 2018 года, в ходе которых Уоррант и многие из тех же коллег обнаружили, что мотыльки ориентируются по магнитному полю Земли в сочетании с каким-то неизвестным визуальным сигналом. Теперь мы знаем, что это за сигнал: звезды.
Мини-планетарий для мотыльков
Чтобы проанализировать важность неба для ориентации мотыльков, команда начала с того, что выбрила небольшой участок на груди десятков пойманных насекомых, прямо между крыльями. «Необходимо удалить чешуйки, потому что мотыльки — очень волосатые существа», — говорит Дэвид Дрейер, ведущий автор исследования и нейробиолог из Лундского университета. Затем Дрейер и его команда приклеили вольфрамовые проволоки и привязали каждого мотылька (по одному) к небольшой конструкции, которая регистрировала направление и интенсивность попыток полета насекомых пять раз в секунду.
В первоначальном контрольном эксперименте они собрали мигрирующих бабочек возле пещеры осенью и поместили каждую привязанную бабочку в прозрачный пластиковый контейнер на вершине холма на открытом воздухе, откуда был хорошо виден ночной небосвод и был доступ к магнитному полю Земли. Как и ожидалось, бабочки направили свой полет на северо-северо-запад, стремясь к местам размножения, даже когда были неестественно заперты под лесами.
В последующих экспериментах, повторенных весной и осенью, они перенесли свой летный симулятор в помещение, в лабораторию, специально оборудованную устройством для блокирования магнитных полей. Там команда провела испытания с участием более 100 бабочек. Сначала они зафиксировали направления полета мигрирующих бабочек без когерентного магнитного ориентира и визуальной стимуляции под черным войлочным шатром. Бабочки были полностью дезориентированы и летали в случайном направлении.
Затем они преобразовали войлочный шатер в нечто похожее на миниатюрный планетарий размером с бабочку. Ученые добавили проекционный экран в верхней части и показали реалистичную версию того, как выглядело бы безлунное ночное небо снаружи во время эксперимента. Когда бабочкам показали небо, но по-прежнему лишили магнитной информации, они в подавляющем большинстве летели в правильном, миграционном направлении в соответствии с сезоном: на северо-северо-запад осенью, на юг весной. Если проекция неба вращалась, мотыльки меняли свою траекторию в соответствии с этим. «Мотылек за мотыльком, которых мы помещали под небо, когда мы знали, что у них не было других ориентиров, которые они могли бы использовать... летели последовательно в том направлении, в котором им нужно было лететь в это время года, чтобы достичь своего назначения», — говорит Уоррант. «Это было довольно удивительно».
