Миграция животных всегда занимала умы учёных и энтузиастов природы. Особенно удивительны ориентировочные способности насекомых, которые кажутся такими хрупкими и малыми в сравнении с их огромными миграционными маршрутами. Один из ярких примеров – мотылёк Богона, который каждую весну преодолевает до тысячи километров, чтобы добраться до скрытых в австралийских Альпах ледниковых пещер, где он проводит лето в состоянии спячки. Затем осенью этот же мотылёк отправляется обратно, чтобы отложить яйца и завершить свой жизненный цикл. Однако точность и устойчивость этой навигации поражают: словно бы у мотылька есть внутренний компас, который направляет его через ночь и до неизвестных территорий.
Недавние исследования выявили, что мотыльки Богона используют настоящий звездный компас. В отличие от многих других насекомых, которые ориентируются по солнцу, луне или магнитному полю Земли, эти мотыльки способны распознавать положение отдельных звёзд и целых созвездий, чтобы определить своё географическое направление ночью. При этом они учитывают даже сезонные изменения положения звёзд и их ночное движение, связанное с вращением Земли. Способность сохранять верный курс даже при перемещении звездного неба на протяжении ночи говорит о том, что мотыльки используют сложные вычислительные методы для компенсации этих изменений, возможно, обладая «временной компенсацией» движения звездного небосвода.В полевых условиях исследователи выпускали мотыляков в специальные невыровненные симуляторы полёта, обеспечивающие полный обзор ночного неба и ландшафта.
Животные уверенно выбирали сезонно корректное направление — на юг весной и на север осенью. При затянутости неба облаками и отсутствии визуальных ориентиров, мотыльки продолжали сохранять направление, переключаясь на магнитное поле Земли как основной ориентир. Это подтверждает взаимодополняемую работу двух навигационных систем — звездного и магнитного компаса, обеспечивающих надежную навигацию в любых условиях.В лабораторных условиях влияние магнитного поля было исключено, а мотыльки продолжали ориентироваться по искусственно проецируемому звёздному небу. При изменении ориентации проекции на 180 градусов, насекомые меняли направление полёта в точном соответствии с этим поворотом, подтверждая использование звёздного неба как основного компаса.
При случайном рандомизированном распределении светящихся точек в небе мотыльки теряли ориентировку, демонстрируя, что они не руководствуются простыми световыми паттернами, а действительно распознают специфическую структуру звездного ночного неба.Нейрофизиологические исследования раскрывают основу этого феномена на уровне мозга мотылька. Записи активности нейронов в различных отделах мозга — оптических долях, центральном комплексе и латеральных аксессорных долях — показали, что определённые визуальные нейроны реагируют специфически на вращение звездного неба. Такие нейроны имеют четкую направленную «максимальную частоту возбуждения», которая совпадает с ориентацией мотылька на юг. Эти данные подтверждают наличие специализированной сети звездного компаса, интегрирующей визуальные сигналы со звездного неба и предоставляющей мозгу мотылька сведения о направлении движения.
Интересно, что реакция нейронов была разной по характеру — одни возбуждались при определённых ориентациях неба, другие, наоборот, тормозились. Некоторые клетки были чувствительны к направлению вращения неба, что может свидетельствовать о механизмах вычисления направления движения относительно звёздных ориентиров. Кроме того, некоторые нейроны лучше реагировали на сложные визуальные паттерны, такие как полоса Млечного пути и яркие звездные скопления, в частности, на яркий участок около туманности Киля. Это указывает на то, что мотыльки используют не отдельные звёзды, а целостную структуру ночного неба, включая Млечный путь, как ориентира.Использование как звездного, так и магнитного компаса создаёт двойную систему навигации, которая позволяет мотыльку сохранять точное направление в различных погодных и природных условиях.
Если облачность полностью закрывает небо, мотыльки полагаются на магнитное поле. Если же магнитное поле временно ослаблено или искажено, например, во время магнитной бури, они переключаются на звездный компас. Такая избыточность повышает надёжность миграции и помогает преодолевать тысячи километров в течение нескольких ночей подряд.Этот механизм уникален среди беспозвоночных и близок к тому, что известно о мигрирующих птицах и даже коренных мореплавателях — людей, использующих звездное небо для ориентации на океане. Однако мотыльки делают это с минимальными визуальными возможностями: их маленькие сложные глаза по сравнению с глазами птиц имеют ограниченную остроту зрения, но отлично настроены на восприятие ярких светящихся объектов в ночном небе.
А точность нейронной обработки позволяет компенсировать их анатомические ограничения.Результаты исследований не только обогащают наше понимание миграционных стратегий беспозвоночных, но и открывают новые перспективы для изучения нейронных механизмов пространственной ориентации и восприятия сложных визуальных шаблонов. Одним из ключевых вопросов, который остается открытым, является то, как именно мотыльки интегрируют звездные и магнитные сигналы в мозгу, каким образом учитывается время ночи и сезон, и как эти параметры влияют на желаемое направление полёта. Эта область обещает новые захватывающие открытия как в нейробиологии, так и в экологии миграции.В целом, мотыльки Богона служат прекрасным примером удивительных адаптационных механизмов в природе, показывая, как даже крошечные создания могут использовать космические знаки для выполнения сложнейших задач ориентации и выживания.
Знания об их ночной навигации могут послужить вдохновением для развития технологий навигации и робототехники, основанных на биологических принципах. Одновременно эти открытия подчеркивают важность сохранения экологических систем и темных ночей, лишение которых все больше угрожает таким изящным природным адаптациям.
