Каждую осень сотни миллионов недавно заштрихованных бабочек Монархов мелькают от областей и лесов в восточных регионах Канады и США к лесам субальпийской пихты центральной Мексики, сходящейся на том же пятне для ожидания зимы. Ученые не знают точно, как эти насекомые находят свой путь, но новое исследование показывает, что, для навигации бабочки полагаются на биологические часы. Достаточно странно часы расположены в их антеннах, не в их мозгах, как ранее думается.Мигрирующие монархи полагаются на солнце для поддержания постоянного заголовка.
Поскольку дрейфы солнца с востока на запад как день тянутся, бабочкам нужно устройство хронометрирования, чтобы помочь им дать компенсацию за его движение. У монархов есть биологические часы в их мозгах, полагающиеся на легкие сигналы, чтобы отрегулировать их циклы следа сна и контролировать длительность дня.
Ученые предположили, что также использовали эти часы для навигации. Но новое исследование показывает, что антенны обладают отдельными часами, управляющими компенсацией времени. «Это было огромным удивлением», говорит Стивен Репперт, нейробиолог в Медицинской школе Массачусетского университета в Вустере и соавторе нового исследования.Reppert и его коллеги начали изучать антенны, потому что они думали, что придатки могли бы помочь миграции другими способами – позволив бабочкам взять определенные ароматы, например.
Они скоро видели, что что-то удивило. Когда они подрезанный антенны приблизительно от 30 мигрирующих монархов и помещенный их в имитатор полета, который может отследить направление, которым они пытаются управлять, бабочки, были дезориентированы. Принимая во внимание, что бабочки с усиком летели с юга на юго-восток, те с подрезанными антеннами летели в случайных направлениях, несмотря на то, что каждый человек рубил к его заголовку справедливо последовательно.
Сначала, исследователи думали, что отсутствие антенн отбрасывало способность к хронометрированию мозговых часов бабочек. Но когда они посмотрели на выражение генов часов в мозгах монархов без антенн, все казалось нормальным, предполагая, что отдельные часы существовали в антеннах. Так исследователи, возвращенные к имитатору полета.
На этот раз, вместо того, чтобы удалить антенны, они покрыли антенны на некоторых бабочках с непрозрачной черной краской и теми из других с ясной эмалью. Если бы управляемые солнечным светом часы были в антеннах, исследователи выдвинули гипотезу, только монархи с черной краской потеряли бы свою способность полететь на юг.Биологические часы могут сохранить время без указаний от солнца, но как неисправные карманные часы, они имеют тенденцию дрейфовать из синхронизации в течение долгого времени.
Поскольку у этих насекомых был только свой усик, окрашенный в черный в течение нескольких недель, исследователи не ожидали видеть полную дезориентацию, а скорее неправильную ориентацию. «И это точно, что произошло», говорит Репперт. Монархи с нормальными антеннами и те с прозрачной краской летели к югу или юго-востоку, сообщают исследователи сегодня в Науке. Монархи с черными антеннами, однако, летели с севера на северо-запад.Это – «изящный» результат, говорит Орли Тейлор, эколог насекомого в университете Канзаса, Лоуренсе.
Однако, много вопросов остаются относительно миграции монарха. Например, как бабочки знают который направление пойти во-первых? Магнитные поля земли могут играть роль, говорит Тейлор.
Фактически, одна из ощущающей свет бригады Репперта протеинов, найденной в часах антенн, действует как датчик магнитного поля у дрозофил. «Глубже они роют», говорит Тейлор, «больше они узнают о том, насколько сложный эта система».