Мир природы изобилует невероятными способностями животных к навигации, и ночные мотыльки Богонга — живой пример удивительной адаптации к условиям ночного полёта. Эти насекомые ежегодно совершают масштабные миграции на тысячи километров по территории Австралии в поисках оптимальных мест для зимовки и размножения. Их способность возвращаться в строго определённые географические точки даже без предыдущего опыта — предмет интенсивных научных исследований, и одна из главных разгадок кроется в использовании звездного компаса. Путь мотыльков Богонга начинается на равнинах юго-восточной Австралии, где весной они отправляются в долгий перелёт к альпийским пещерам на высокогорье, где проводят летний период в состоянии сна, называемом эстивацией. К осени те же индивидуумы возвращаются в родные места для спаривания и откладывания яиц, после чего погибают.
Такой многокилометровый ночной путь требует высокой точности ориентации и использования надёжных природных ориентиров. До недавнего времени учёные предполагали, что мотыльки Богонга ориентируются во многом благодаря магнитному полю Земли и визуальным элементам окружающего ландшафта. Однако точные визуальные ориентиры оставались загадкой. Новое исследование с использованием продвинутых методов видеомониторинга и специально разработанных летных симуляторов открыло уникальный механизм — использование звёздного неба. Для проведения экспериментов мотыльки были пойманы вблизи горных районов Австралии и помещены в специальные установленные летные симуляторы, позволяющие контролировать визуальные условия.
В темноте с естественным звездным небом насекомые демонстрировали постоянство направления полёта, выбирая сезонно правильные курсы — в сторону юга весной и обратно на север осенью. Данное поведение сохранялось даже при обнулённом магнитном поле, что свидетельствует о самостоятельном использовании звездного компаса. Уникальность звездного компаса мотыльков дополнительно проявляется в их способности учитывать суточное движение созвездий и вращение Млечного Пути вокруг Южного небесного полюса. Как показано в экспериментах, мотыльки способны корректировать своё направление несмотря на изменения видимого положения звезд в некотором интервале времени ночью. Это говорит о наличии у них либо временной компенсации движения звёзд, либо ориентации на центр вращения небесной сферы как постоянную точку отсчёта.
Интересно, что при полной облачности и отсутствии видимых звёзд и луны мотыльки всё равно демонстрируют направленное полётное поведение. При этом они используют магнитный компас Земли. Таким образом, у насекомых развита система из двух взаимодополняющих компасов — звездного и магнитного, которые обеспечивают максимально надёжную навигацию в различных условиях окружающей среды. Для понимания нейронных основ данного явления учёные изучили активность отдельных нейронов мозга мотыльков, которые отвечают за восприятие зрительных компасных сигналов. В трёх ключевых областях мозга обнаружены специализированные визуальные интернейроны, реагирующие на вращение изображения ночного неба.
Одни нейроны показывают максимальную активность при ориентировании по направлению на юг. Наличие таких нейронов говорит о том, что у мотыльков формируется внутреннее представление ориентирования относительно внешних небесных ориентиров. Изученные нейроны разделялись на несколько категорий в зависимости от характера их реакции на поворот звездного неба, включая те, которые активировались или подавлялись при вращении, а также те, которые реагировали по-разному на направление движения изображения. Анализ морфологии показал, что эти клетки расположены в зрительных центрах и центральном структурантном комплексе мозга, ответственной за пространственную ориентацию и формирование поведенческого ответа. Эксперименты с изменённым расположением звезд или с замещающими изображениями, в которых порядок звезд был случайно перемешан, приводили к полной дезориентации мотыльков.
Это доказывает, что насекомые не просто реагируют на световые контрасты или движения, а именно на определённые звёздные паттерны, используемые в качестве картографического ориентира. Есть высокая вероятность того, что мотыльки ориентируются не на отдельные звёзды, а на протяжённую световую полосу Млечного Пути, которая в южном полушарии занимает яркое и заметное место на небосводе. Согласованность нейронных откликов на имитацию локальных областей Млечного Пути, таких как зона вокруг туманности Кая, подтверждает важность этого ориентира. Уникальность системы навигации мотыльков в том, что она интегрируется с магнитным компасом и другими сенсорными сигналами для обеспечения точного долгосрочного маршрута. Более того, способность молекулярных цепей мозга учитывать сезонное изменение маршрутов — подлинное чудо биологии, которое даёт новое представление о роли наследования и окружающей среды в миграционном поведении.
Можно представить, что зарождение ориентации через звёзды у мотыльков — эволюционное приобретение, позволяющее им успешно пересекать разнообразные ландшафты ночного материка, достигая своих альпийских убежищ. Кроме того, данные исследования расширяют знания о навигации среди беспозвоночных, демонстрируя, что использование звёздного неба как ориентира далеко не исключительное преимущество только у птиц или млекопитающих. Научное значение открытий по мотылькам Богонга выходит за рамки энтомологии. Они влияют на понимание когнитивных и нейробиологических процессов ориентации, потенциально вдохновляют разработку новых технологий автономной навигации в робототехнике и сенсорных системах, где требуется надёжное ориентирование в условиях ограниченной визуальной информации. Резюмируя, мотыльки Богонга наглядно демонстрируют, как в животном мире эволюция может создавать сложные и высокоэффективные навигационные системы.
Их способность комбинировать звездное небо и магнитное поле Земли для миграции на большие расстояния — это уникальное природное решение сложной задачи, которая человечеству порой даётся с трудом. Продолжающиеся исследования помогут глубже понять эволюцию навигационных стратегий и биологические основы ориентации в пространстве, открывая новые горизонты био-инспирированной науки и техники.
