Навигация и ориентация в пространстве давно привлекают внимание ученых, особенно когда речь идёт о ночных миграциях животных. Одним из наиболее впечатляющих примеров природного навигационного мастерства является моль Богонг, насекомое, обитающее в Австралии, обладающее удивительной способностью ориентироваться в ночном небе с помощью звёздного компаса. Эта способность обеспечивает моли преодолевать расстояния до тысячи километров, совершая сезонные миграции в одни и те же горные пещеры, хотя отдельные особи никогда ранее там не были. Исследования выявляют, как именно моль использует визуальные и магнитные ориентиры для точной навигации в темноте. Моль Богонг (Agrotis infusa) считается уникальным примером ночной миграции среди насекомых.
Ежегодно весной миллиарды таких моли вылетают из низменностей юго-восточной Австралии и направляются в горный массив Австралийских Альп, чтобы провести летний период в состоянии летней спячки, называемой эстивацией. Осенью те же самые особи совершают обратный путь к своим местам размножения. Целью этой миграции является ограниченный набор холодных высокогорных пещер, куда моль летит с удивительной точностью, что является впечатляющим достижением для животного с такой малой нервной системой и глазами. Ключевое открытие последних исследований заключается в том, что моль использует звёздный компас — способность считывать расположение звёзд и их мозаичные картины на ночном небе, чтобы определить своё направление. Эксперименты, проведённые с использованием специальных летательных симуляторов, позволили запертым в них мольям летать под естественным звездным небом, где наблюдалось, что они устойчиво держат сезонно обусловленные направления миграции: на юг весной и на север осенью.
Такое поведение сохраняется даже при выключении геомагнитного поля, что видно из опытов с магнитным гасящим оборудованием, что прямо свидетельствует о возможности ориентирования исключительно по звёздам. Наблюдения также демонстрируют, что моли способны сохранять стабильное направление несмотря на движение звёзд из-за вращения Земли. Для этого требуется наличие сложного механизма таймированной компенсации перемещения небесных светил — аналог того, что наблюдается у некоторых птиц и других мигрирующих животных. Предположительно, моль либо использует центр вращения звёзд — Южный полюс неба — либо обладает внутренним часовым механизмом, который позволяет корректировать ориентирование в зависимости от времени ночи. Кроме ориентации по звёздам, моли применяют геомагнитный компас.
В случаях, когда ночное небо закрыто облаками и звёзды и луна не видны, моли продолжают лететь в ожидаемом направлении, используя только магнитные сигналы Земли. Двойная система навигации — визуальная и магнитная — обеспечивает дополнительную надёжность во время длительной миграции, когда погодные условия могут быстро меняться и влиять на одни из ориентиров. Помимо поведенческих наблюдений, учёные исследовали нейронные механизмы моли, отвечающие за анализ звездного неба. В мозге моли были обнаружены специальные визуальные интернейроны, которые активируются при вращении изображения ночного неба и демонстрируют настроенность на определённые углы ориентации. Наиболее ярко реагирующие нейроны активируются, когда моль направлена на юг, что совпадает с её миграционным направлением в весенний период.
Эти нейроны расположены в мозговых структурах, известных у насекомых как оптические луковицы и центральный комплекс, которые отвечают за обработку визуальной информации и навигацию. Исследования также выявили разнообразие ответов нейронов, некоторые из которых показывают повышенную активность при конкретных ориентациях ночного неба, а другие — на определённые направления вращения. Контрольные стимулы с случайно распределёнными световыми пятнами не вызывали подобной активации, что доказывает, что нейроны не просто реагируют на световые изменения, а воспринимают сложные пространственные паттерны звезд. Анатомический анализ выявил, что некоторые из активных нейронов связаны с зонами мозга, ответственными за формирование направленных команд для руления и коррекции полёта. Это позволяет предположить, что визуальные сигналы со звёзд переводятся в моторные команды, направляющие моль в нужном направлении.
Важность звёздного компаса у моли Богонг выходит далеко за рамки теоретических интересов, ведь понимание этих механизмов позволяет лучше понять эволюцию навигационных стратегий среди насекомых, а также раскрывает универсальность использования звёзд и магнитного поля в животном мире. Это открытие ставит моль Богонг в один ряд с мигрирующими птицами и некоторыми млекопитающими, которые ранее считались единственными обладателями столь тонких ориентационных способностей. Уникальность ситуации с Богонгом заключается ещё и в том, что миграция этого насекомого направлена к точечным географическим объектам, которых отдельные особи никогда не посещали раньше. Для этого требуется унаследованный навигационный план, который с помощью звёздного и магнитного компаса помогает добраться до неподвижной цели. Способность моли сочетать несколько ориентиров одновременно позволяет ей успешно справляться с изменчивостью окружающей среды: когда звёзды закрыты, подстраиваются под магнитное поле, когда магнитные поля искажаются, ориентируются по небу.
В целом, исследования ночной миграции моли Богонг раскрывают сложный и элегантный биологический механизм, в котором используются глобальные природные ориентины, сохраняя удивительную точность и адаптивность. Исследования подобных систем в будущем помогут глубже понять сенсорную интеграцию и навигацию у насекомых и других мигрирующих видов, а также могут найти применение в робототехнике и навигационных технологиях, вдохновлённых природой.
