Мотылёк Богонг (Agrotis infusa) — уникальное и впечатляющее насекомое, обитающее исключительно в Австралии. Его жизнь тесно связана с масштабными сезонными миграциями, которые поражают учёных и энтузиастов дикой природы. Эти мотыльки преодолевают расстояния до 1000 километров ночью, используя сложные ориентиры для навигации к определённым, ранее не посещённым ими местам, а затем возвращаются обратно, чтобы завершить жизненный цикл. Одно из самых удивительных открытий последних лет состоит в том, что Богонг использует звёздное небо как природный навигационный инструмент, или, иными словами, звёздный компас. Навигация и миграция у мотылька Богонг являются не только феноменом выживания, но и важнейшей частью экосистемы Австралии.
Начиная весной, миллиарды этих насекомых покидают свои низменные места размножения, двигаясь в сторону прохладных горных пещер Австралийских Альп, где они проводят лето в состоянии спячки — так называемом аестивании. Там мотыльки остаются в течение нескольких месяцев, а затем осенью совершают обратный путь к своим родным местам, чтобы отложить яйца и закончить эталонный жизненный цикл. Удивительно, что каждое насекомое направляется к пещерам, которые оно никогда раньше не посещало, и все это происходит без видимой карты или памяти — исключительно благодаря аспектам унаследованного поведения и восприятию окружающего мира. Механизм, с помощью которого Богонг ориентируется в пространстве, долго оставался загадкой. Ранее были известны так называемые магнитные чувства у многих животных, позволяющие им использовать магнитное поле Земли в качестве компаса.
У мотылька Богонг такое магнитное чувство действительно существует и функционирует, однако недавние исследования показали, что оно не является единственным принципом навигации. Научные коллективы, возглавляемые такими исследователями, как Дэвид Дройер и Эрик Уорнант, разработали инновационный метод изучения поведения мотылька, используя особые «симуляторы полёта», где мотыльки были прикреплены к датчикам, фиксирующим направление их движения под различными визуальными условиями. Результаты показали, что мотыльки способны ориентироваться по расположению звёзд на ночном небе. Более того, они использовали звёзды не только как общее ориентирование, но и как инструмент для определения конкретных географических направлений — то есть могли отличать север от юга и других сторон света, что было ранее неизвестно для насекомых и по сути удивительно для столь маленьких и простых по сравнению с птицами существ. Процесс восприятия звездного неба для мотыльков осложняется тем, что ночное небо постоянно меняется: с движением Земли звёзды меняют свои позиции, луна иногда видна, иногда нет, а погодные условия могут закрывать обзор.
Мотыльки же поддерживают точную ориентацию даже при смене положения звезд и лунного света, что свидетельствует о глубоко развитой способности к обработке пространственных и временных сигналов. Наблюдения показали, что, даже когда небо было полностью затянуто облаками и звезды были недоступны, Богонг сохранял своё основное направление с помощью магнитного компаса, который работает как запасной вариант или вместе с наведением по звёздам для надёжности. Уникальное устройство органов чувств и мозга мотылька играет ключевую роль в этом процессе. Визуальные нейроны в различных областях мозга — особенно в центральном комплексе, который у насекомых отвечает за пространственную ориентацию и навигацию — демонстрируют активность, максимизирующуюся при определённом направлении головы, которая связана с расположением звёздного неба. Это позволяет предположить, что у мотылька функционирует внутренняя нейронная сеть, способная анализировать звёздное расположение и преобразовывать эти данные в направление движения.
Эксперименты с проекцией звездного неба на потолок лабораторных симуляторов подтвердили, что мотыльки меняют направление полёта в соответствии с ориентацией звёзд. Если изображение ночного неба переворачивать на 180 градусов, мотыльки инстинктивно меняют направление, «следуя» за новым положением созвездий. При демонстрации случайного расположения света без звёздной структуры мотыльки теряли способность ориентироваться, что усиленно подтверждает их зависимость от правильной картины звездного неба. Эта способность, вероятно, основана не только на восприятии отдельных звезд, которые небольшие глаза мотыльков могут не различать, а на глобальном виде Майяской галактики — яркой полосы, которая проходит по небу и видна в южном полушарии. Эта полоса звезд служит мощным ориентиром, ведь она занимает большую часть неба и её расположение относительно горизонта сезонно стабильно.
В конечном счёте, мотыльки используют визуальную карту, сформированную этой светящейся полосой, чтобы удерживать направление в течение многих ночей, необходимых для миграции. Кроме того, нейрофизиологи, проникая внутрь мозга живых мотыльков, обнаружили несколько типов нейронов, которые по-разному реагируют на поворот звездного неба. Некоторые нейроны возбудимы, другие — наоборот, тормозимы, а третьи обладают чувствительностью к направлению вращения неба. Такие разнообразные отклики обеспечивают комплексный анализ визуальных сигналов, что, очевидно, необходимо для вычисления положения и поддержки стабильно ориентированного полёта. Эти исследования не только проливают свет на навигационные способности насекомых, но и углубляют понимание того, как мозг обрабатывает сложные пространственные сигналы и объединяет информацию из различных органов чувств.
Для мотылька Богонг информация о звёздах и магнитном поле сливается в единую систему навигации, позволяя им с невероятной точностью добираться до своих далёких убежищ и успешно завершать сезонную миграцию. Открытие того, что насекомые, такие как мотыльок Богонг, используют звёздное небо, ставит их в один ряд с птицами, морским сёрферами и даже древними мореплавателями — существами, которые на протяжении тысячелетий ориентировались по звёздам для долгих и сложных путешествий. Это открытие демонстрирует удивительную сложность и изобретательность природных систем даже у таких, на первый взгляд, простых существ. В будущем исследования будут направлены на выяснение тонкостей работы нейронных механизмов, участвующих в этой звездной навигации, а также на понимание взаимодействия и калибровки различных сенсорных сигналов — визуальных, магнитных и, возможно, других. Кроме того, ученых интересует, насколько универсален этот механизм у других ночных насекомых и какие эволюционные преимущества он может предоставлять.
Для учёных и широкой аудитории понимание подобных природных устройств вдохновляет открывать новые направления исследований и разработки искусственных навигационных систем по образу и подобию природных. Мотыльок Богонг — пример того, как даже в ночной тишине и темноте природа сохраняет удивительные способности к путешествиям, ориентированию и выживанию, используя звёзды как древний, но эффективный компас.
