Мотыльки Богонга — удивительные насекомые, ассоциирующиеся с масштабными сезонными миграциями в Австралии. Их путь пролегает на расстояния до тысячи километров, в ходе которых они используют ночное звездное небо и магнитное поле Земли для навигации. Исследования последних лет полностью изменили представления о способах ориентации у насекомых, показав, что мотыльки Богонга обладают настоящим звездным компасом, способным направлять их в темноте на большие расстояния. Каждую весну миллиарды Bogong moths покидают знойные низменности юго-восточной Австралии и направляются к прохладным альпийским пещерам Австралийских Альп, где проводят летнюю диафазу в состоянии покоя. Интересно, что эти насекомые никогда ранее не посещали эти места, а всё же миграция четко направлена именно на эти ограниченные географические точки.
Осенью те же самые особи совершают обратный путь на места размножения, чтобы завершить жизненный цикл. Научные эксперименты, проведённые с использованием специальных летных симуляторов, показали, что мотыльки Bogong ориентируются на ночном небе даже при отсутствии Луны. При этом, когда магнитное поле Земли моделировалось как отключенное, насекомые всё равно выбирали сезонно типичное направление полёта, подтверждая важность визуальных звездных ориентиров. Кроме того, нейрофизиологические исследования выявили визуальные внутренние нейроны в мозге мотыльков, которые реагируют на вращение ночного неба и демонстрируют максимальную активность при направлении полёта на юг. Такие данные позволяют утверждать, что Bogong moths способны использовать звездное небо в качестве компаса, дополняя навигацию магнитными сигналами.
Значимость звездного компаса для мотыльков объясняется и природными особенностями южного полушария. Звёздные созвездия и полоса Млечного Пути на ночном небе остаются относительно стабильными и яркими, что делает их идеальными ориентирами. Млечный Путь особенно ярко виден на юге и позволяет определять направление. Для мотыльков это важный визуальный ориентир, который компенсирует изменения положения отдельных звёзд за ночь из-за вращения Земли. Проведённые полевые эксперименты включали наблюдения мотыльков на открытых участках с прямым обзором небосвода и ландшафта.
Результаты показали, что мотыльки сохраняют направление миграции даже при значительном сдвиге расположения Луны и звёзд в ночном небе, а также в условиях полного затенения Луны. При сильной облачности, когда небесные светила становятся невидимы, мотыльки переключаются на магнитное поле Земли, используя его в качестве запасного компаса. Такая двойная система ориентировки повышает надёжность навигации и снижает риск дезориентации. Кроме обзора поведения мотыльков, учёные провели детальные исследования нейронной активности. Интракраниальные записи показали разнообразные типы нейронов, отвечающих на перемещение звездного неба перед глазами насекомого.
Эти клетки отличаются по характеру реакции — некоторые возбуждаются при определённой ориентации неба, другие — наоборот, ингибируются, а третьи демонстрируют избирательную реакцию на направление вращения неба. Все они, однако, показывают консистентную настройку на направление, соответствующее южной ориентации — важнейшему направлению для мотыльков в период весенней миграции. Морфологический анализ нейронов подтвердил их локализацию в ключевых отделах мозга, ответственных за обработку визуальной информации и навигацию — в зрительных луковицах, центральном комплексе и латеральных аксессорных ложах. Центральный комплекс давно признан у насекомых главным навигационным центром, здесь интегрируются сенсорные данные о направлении, времени суток и пространственной ориентации. Латеральные аксессорные ложе служат для генерации управляющих сигналов, направленных на корректировку направления полёта.
Двойное использование звездного и магнитного компасов создаёт у мотыльков устойчивый и надёжный навигационный механизм. Если звёзды по каким-то причинам недоступны (облака, туман), магнитное поле служит резервом. И наоборот, при магнитных возмущениях ориентировка по небу помогает сохранить курс. Такая комплексная система минимизирует ошибки и позволяет поддерживать точное направление на протяжении многокилометровых перелётов. Однако остаётся много загадок, связанных с тем, какие именно элементы звездного неба Bogong moths используют для навигации.
Неизвестно, достаточно ли для этого отдельных ярких звёзд, созвездий или целой структуры Млечного Пути. Такие вопросы требуют дальнейшего детального изучения, включая экспериментальные варианты с искусственным переставлением звезд в поле зрения и наблюдением за последствиями для поведения. Также важен вопрос о временной компенсации. Положение звёзд меняется в течение ночи благодаря вращению Земли. Мотыльки должны учитывать эти изменения, чтобы не сбиться с курса на длительном перелёте.
Есть гипотеза, что у них имеется внутренние часы, помогающие корректировать направление относительно времени суток, подобно тому, как это реализовано у дневных бабочек. Адаптация визуальной системы мотыльков к ночным условиям также заслуживает внимания. Несмотря на относительно маленькие размеры глаз и мозга, Bogong moths обладают способностями к восприятию тусклого звездного света, что ещё раз подчёркивает высокую специализацию. Анализ спектральных характеристик проектора ночного неба и освещённости подтверждают, что зрительный аппарат насекомых адаптирован для восприятия сигнала при крайне низкой освещённости. Значение открытия звездного компаса у Bogong moths выходит далеко за рамки биологии насекомых.
Оно расширяет понимание мощности эволюции в создании сложных навигационных систем у эпизодических мигрантов с небольшой нервной системой. Более того, такие исследования помогают понять принципы использования нескольких сенсорных систем, расширяя знания о биоориентации вообще. В заключение, мотыльки Богонга демонстрируют удивительную способность использовать ночное звездное небо как звёздный компас для долгих миграций. Помимо активной ориентации на звездные созвездия и полосу Млечного Пути, они интегрируют сигналы Земного магнитного поля для создания многоуровневой системы навигации. Эта находка открывает новые возможности для изучения нейронауки ориентирования и эволюционной биологии миграции.
Будущие исследования позволят более глубоко разобраться в тонкостях восприятия и обработки навигационной информации у ночных насекомых, что является важным вкладом в науку о поведении и адаптациях живых организмов.
