Мотыльки Богонга (Agrotis infusa) — это удивительные ночные насекомые, эндемичные для Австралии, которые ежегодно совершают долгие миграции, преодолевая расстояния до 1000 километров. Вглядываясь в загадки их феноменальной ориентации и точного возвращения к определённым местам, исследователи установили новаторский факт: эти мотыльки используют звёздное небо как навигационный компас, ориентируясь по конкретным географическим направлениям. Эта способность не только невероятна, но и уникальна среди беспозвоночных, открывая совершенно новый пласт знаний о средствах навигации у ночных насекомых. Жизненный цикл и миграции мотыльков Богонга тесно связаны с сезонными изменениями климата и среды обитания. Весной молодые особи покидают родные места в юго-восточной Австралии и направляются в горные районы Австралийских Альп, где находятся ограниченные по числу и пространству прохладные пещеры.
Там они проводят летние месяцы в состоянии анабиоза, называемом эстивацией, продолжительностью до четырёх месяцев. Осенью те же самые особи отправляются в обратный путь к местам размножения, чтобы завершить свой жизненный цикл. Миграция этого вида — сложный процесс, учитывая, что ни один мотылёк по отдельности никогда не посещал цель миграции раньше, что предполагает наличие генетически обусловленных навигационных механизмов. Ранее было известно, что мотыльки способны использовать магнитное поле Земли для ориентации в пространстве, однако роль визуальных ориентиpующих сигналов оставалась предметом споров и домыслов. Новые исследования с применением уникальной методики, предусматривающей использование имитации ночного звездного неба в лабораторных условиях и на открытом воздухе, продемонстрировали, что мотыльки сохраняют совершенно специфическое направление полёта в зависимости от сезона.
Весной они летят преимущественно на юг, а осенью — на север, точно следуя маршрутам миграции. При этом даже в ситуациях, когда естественное магнитное поле Земли было искусственно подавлено, мотыльки сохраняли целенаправленную ориентацию, полагаясь исключительно на изображение реального звёздного неба. Для подтверждения того, что именно звёзды служат ключевым визуальным ориентиром, учёные меняли положение изображённого на проекционном экране неба, поворачивая его на 180 градусов. В ответ мотыльки поворачивали направление полёта на противоположное, подтверждая способность распознавать и использовать звёздные фигуры и положение объектов на небе для определения конкретных географических направлений. Если же звёзды в эксперименте были случайно распределены, лишая изображение естественной структуры ночного неба, мотыльки становились дезориентированными и теряли устоявшееся направление полёта.
Это укрепило представление о том, что они не только воспринимают звёздное небо как светоисточник, но и интерпретируют его пространственную организацию, используя её как астрономическую карту для длительной навигации. Важным экспериментальным аспектом стала проверка поведения мотыльков в условиях естественной ночи под открытым небом, когда присутствовала луна и другие природные ориентиры. Показано, что двигательный курс оставался стойким, несмотря на движение звёздного неба в силу вращения Земли в течение ночи. Такая устойчивость говорит либо о наличии у мотыльков внутреннего механизма часового компенсатора, который позволяет корректировать ориентацию исходя из времени суток, либо об использовании центра вращения звёздного неба — Южного полюса в южном полушарии, расположенного относительно неподвижно. Нейрофизиологические эксперименты подтвердили, что этот звездный навигационный сигнал представлен в центральной нервной системе.
Учёные записали активность нейронов в различных областях мозга мотыльков, участвующих в обработке визуальной информации и ориентации. Эти визуальные нейроны реагировали именно на поворот звездного неба, демонстрируя максимальную активность при полёте мотылька в направлении на юг, что совпадает с миграционным направлением весны. Разнообразие типов нейронной активности — от возбуждения до ингибирования и специфической направленной чувствительности — указывает на сложность и точность обработки астрономических ориентиров в мозге мотылька. Эти нейроны находятся в оптических долях мозга, а также в центральном комплексе и латеральных аксессорных долях, регионах, ответственных за интеграцию информации и управление движением. Наличие у мотыльков двух навигационных компасов — звездного и магнитного — позволяет им обеспечивать надёжную ориентацию даже при ухудшении одного из сигналов.
Например, в полных облачных условиях, когда звёзды и луна скрыты, мотыльки продолжают ориентироваться преимущественно по магнитному полю Земли. Таким образом, комбинирование нескольких сенсорных систем создаёт защиту от ошибок и способствует успешной миграции. Звездный компас мотыльков Богонга — уникальное явление среди беспозвоночных. Известно, что некоторые ночные животные, например, различные виды птиц и даже люди, ориентируются по звёздам, однако у насекомых такой навык описан впервые. Эти результаты меняют представления о когнитивных способностях и поведении насекомых, а также влияют на понимание эволюции навигационных систем в животном мире.
Более того, раскрытие нейронных основ звездной ориентации у мотыльков способствует развитию нейронаук и биоинформатики, так как модели их мозга и механизмов обработки астрономической информации могут вдохновить новые алгоритмы в робототехнике и автономных системах навигации. В целом, обнаружение звездного компаса у мотыльков Богонга подчёркивает их изумительную адаптацию к ночной жизни и сложным миграционным маршрутам. Эти насекомые, несмотря на маленький мозг и скромные размеры тела, показывают невероятную точность и устойчивость ориентации, что требует соединения сенсорных, нейронных и поведенческих аспектов для успешного изучения этого явления. В будущем учёные должны определить, какие именно звёздные объекты и группы они используют: отдельные яркие звёзды, созвездия или протяжённые полосы вроде Млечного пути. Также остаётся открытым вопрос, как мотыльки адаптируют свою навигацию к смене времени суток и сезонов, учитывая подвижность небесных светил.
Исследования в этой области помогут глубже понять эволюционные механизмы развития сложных систем ориентирования и навигации в мире живых организмов. Таким образом, изучение звездного компаса мотыльков Богонга не только раскрывает уникальные аспекты их биологии, но и расширяет границы нашего знания о навигации, когнитивных возможностях и взаимодействии животных с природой в условиях ночного времени.
