Ученые впервые доказали, что насекомые способны к настоящей звездной навигации: австралийские мотыльки Agrotis infusa используют небесные объекты в качестве компаса во время своих ежегодных миграций. Это открытие делает их первыми известными беспозвоночными, обладающими таким сложным навыком дальнего ориентирования. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Каждую весну миллиарды мотыльков вида Agrotis infusa поднимаются в воздух на юго-востоке Австралии и отправляются в невероятное путешествие протяженностью до 1000 километров. Их цель — найти прохладные пещеры в Снежных горах, в которых мотыльки никогда не были прежде, но в которых им предстоит провести лето в состоянии покоя. Осенью насекомые совершают обратный путь, чтобы оставить потомство и умереть. Эта массовая миграция, затрагивающая около четырех миллионов особей ежегодно, долгое время оставалась загадкой — как столь крошечные существа с примитивным мозгом находят путь через сотни километров неизвестной территории?
Чтобы раскрыть секрет навигации мотыльков, международная команда ученых провела серию сложных экспериментов. Исследователи помещали мотыльков в специальные симуляторы полета внутри контролируемых камер с магнитным экранированием (нейтральной магнитной средой). Здесь они могли наблюдать за ориентацией насекомых под искусственным небом, имитирующим различные условия. Ученые фиксировали не только направление полета, но и активность мозга мотыльков с помощью электрофизиологических записей.
В результате когда мотылькам показывали естественное звездное небо без магнитного поля, они уверенно летели в правильном (соответствующем сезону) направлении: на юг весной и на север осенью. Если же звездное небо искусственно поворачивали на 180 градусов, мотыльки немедленно меняли курс на противоположный. Однако когда звезды на виртуальном небе «тасовали» (звезды не формировали знакомых созвездий), способность мотыльков к ориентации полностью исчезала. «Это доказывает, что они летят не просто к самому яркому свету или по простому визуальному сигналу, — объяснил Эрик Варрант из Лундского университета. — Они считывают определенные узоры на ночном небе, чтобы определить географическое направление, точно так же, как это делают перелетные птицы».
Интересно, что когда звезды скрывались за облаками, мотыльки продолжали держать верный курс, используя только магнитное поле Земли. Нейрофизиологические исследования выявили специализированные нейроны в мозге мотыльков, которые реагируют на расположение объектов на звездном небе. Эти клетки, расположенные в областях, отвечающих за навигацию и управление полетом, проявляли наибольшую активность, когда насекомое было ориентировано на юг. «Такого рода направленная настройка показывает, что мозг мотылька кодирует небесную информацию удивительно сложным образом, — подчеркнул Эрик Варрант. — Это замечательный пример сложной навигационной способности,которая уместилась в крошечном мозге насекомого».
Открытие объясняет резкое сокращение популяции Agrotis infusa (ныне признанных уязвимым видом) — световое загрязнение городов может «ослеплять» их звездный компас, а изменение климата нарушает миграционные пути. Ученые подчеркивают необходимость сохранения темного неба и защищенных коридоров для миграции. Кроме того, понимание биомеханизмов навигации может вдохновить специалистов на создание новых технологий. Полученные данные могут привести к прорывам в робототехнике, разработке автономных дронов и систем позиционирования. «Эта работа не только про мотыльков — она про то, как животные воспринимают мир вокруг себя, — заключил Эрик Варрант. — Ночное небо тысячелетиями направляло исследователей. Теперь мы знаем, что оно направляет и мотыльков». Таким образом, исследование не только открывает новые горизонты для понимания эволюции навигационных систем в животном мире, но и закладывает основу для разработки целого ряда технологий будущего.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
