Миграции животных всегда вызывали восхищение и загадку у людей, особенно когда речь идет о крошечных созданиях с невероятными способностями ориентироваться в пространстве. Одним из таких удивительных примеров являются мотыльки Боунг, обитающие в Австралии, которые совершает многокилометровые ночные перелеты, опираясь на необычные механизмы навигации. Недавние исследования показали, что эти мотыльки используют звездный компас для точной ориентации в ночном небе, что стало новым важным словом в понимании навигационных способностей насекомых. Боунг мотыльки — уникальный вид, эндемичный для Австралии, который дважды в году предпринимает дальние миграции для поиска оптимальных условий для жизни. Весной миллиарды этих мотыльков покидают свои низинные места обитания, направляясь к прохладным альпийским пещерам в гористой юго-восточной части страны, где проводят летние месяцы в состоянии анабиоза.
Осенью те же индивиды совершают обратный путь к местам размножения, продолжая жизненный цикл и при этом пересекая расстояния порой превышающие тысячу километров. Навигация мотыльков в темноте давно была предметом изучения, но до недавнего времени точные механизмы ориентирования оставались неясными. Известно, что подобные насекомые могут пользоваться магнитным полем Земли, но в случае с мотыльками Боунг ученые обнаружили, что они обладают куда более сложной и надежной навигационной системой, которая включает использование звёздного неба как компаса. Эксперименты с использованием специально разработанного летательного симулятора, где мотыльков фиксировали в точке и отслеживали направление их полета под естественным звездным небом с нулевым магнитным полем, показали, что насекомые способны точно выбирать и сохранять сезонно установленное направление. Весной они, как правило, летят на юг к горам, а осенью — на север к местам размножения.
При этом, когда ночное небо поворачивали на 180 градусов, мотыльки меняли курс на противоположный, что указывало на то, что именно звездный узор служит для них ориентиром. Интересно, что при случайной перестановке положения звезд на небе мотыльки теряли способность ориентироваться, летая в хаотических направлениях. Это подтверждает ключевую роль конкретных звездных светил и форм в их навигации, а не просто восприятие света или общий уровень освещения. Такое сложное звездное ориентирование ранее было известно только у птиц и некоторых млекопитающих, поэтому открытие у насекомых стало настоящей сенсацией. Кроме того, мотыльки не только ориентируются по звездам, но и используют магнитное поле Земли как резервный навигационный инструмент.
В частности, при затянутом тучами небе, когда звезды недоступны, мотыльки все равно сохраняют направленное движение, опираясь на магнитные сигналы. Это гибкое и двойственное использование компасов повышает надежность их миграций и помогает избежать дезориентации при неблагоприятных погодных условиях. В дополнение к поведенческим наблюдениям, ученые исследовали нейрональные механизмы, отвечающие за звездный компас в мозге мотыльков Боунг. Путем внутриклеточных записей активности разных нейронов отмечено, что отдельные клетки мозга реагируют на вращение звездного неба, демонстрируя максимальную активность при направлении полета мотылька в сторону юга. Интересно, что такие нейроны располагаются в областях мозга, известных как оптические доли, центральный комплекс и латеральные придаточные доли, тесно связанных с пространственной ориентацией и управлением движением.
Нейроны разнообразны по своему отклику: часть проявляет повышенную активность при определенном положении звезд, другие, наоборот, в состоянии торможения, а третьи ориентируются на направление вращения изображения неба. Такое многообразие нейронных реакций, вероятно, обеспечивает сложный и точный анализ пространственной информации, позволяя мотылькам использовать звезды в качестве точного компаса. Особенно примечателен тот факт, что нейроны, отвечающие за восприятие звездного неба, демонстрируют согласованную настройку на южное направление, независимо от сезона. Это может свидетельствовать об устойчивом внутреннем представлении направления движения, который интегрируется с другими навигационными данными для определения заданного маршрута. Понимание того, как мотыльки интерпретируют звезды для навигации, также связано с особенностями южного полушария ночного неба.
Здесь полоса Млечного Пути выступает в роли яркої и надежной опорной точки, с характерной формой и положением, изменяющимся в течение ночи и сезона. Наблюдения показывают, что мотыльки учитывают эти изменения, поддерживая точность ориентации. Возможно, у них существует механизм, похожий на компенсированный по времени звездный компас, который позволяет учитывать вращение небесной сферы вокруг Южного полюса. Несмотря на невозможность полностью визуализировать отдельные звезды через маленькие фасеточные глаза мотыльков, оценка подтверждает, что они могут воспринимать более яркие космические объекты и общие световые паттерны, такие как Млечный Путь. Такое восприятие яркостей и форм помогает им соотносить положение неба с географическими направлениями.
Двойственная система компасов — звездный и магнитный — облегчает мотылькам долгие миграции, гарантируя, что потеря одного источника навигационной информации не приведет к потерям направления. Такая адаптация особенно важна для выживания, учитывая ночные условия и влияние погодных перемен. Изучение звездного компаса мотыльков Боунг не только раскрывает уникальные физиологические механизмы, но и расширяет наши представления об эволюции навигационных стратегий у насекомых. Это дает новый взгляд на то, насколько сложными могут быть сенсорные системы у мелких животных и как они справляются с глобальными задачами ориентирования и миграции. Перспективы исследований включают в себя выяснение того, как именно звездная информация интегрируется с магнитными и другими сенсорными данными в мозге мотыльков.
