Мотыльки Богонга — удивительные насекомые, обитающие в Австралии, которые совершают одни из самых дальних ночных миграций среди беспозвоночных. Эти насекомые ежегодно преодолевают расстояния до 1000 километров в поисках прохладных мест для aestivation (летней спячки), а затем возвращаются в свои родные места размножения. Несмотря на свою небольшую величину, мотыльки способны ориентироваться в темноте, используя необычные и специализированные способы навигации. Одним из таких способов является использование звездного компаса, что придает их миграции сходство с поведением ночных птиц и некоторых млекопитающих, использующих звёзды для ориентирования на большие расстояния. Миграции Богонга чрезвычайно впечатляют своей точностью и расстоянием.
Весной молодые мотыльки, никогда ранее не бывавшие в горных районах Австралии, отправляются в путешествие к определённому набору альпийских пещер, известным как их место для летнего сна. Осенью те же самые насекомые начинают обратный путь, чтобы отложить яйца и завершить жизненный цикл. Такой двухсторонний маршрут миграции свидетельствует о существовании у мотыльков врожденного инстинкта, позволяющего им с удивительной точностью находить местоположение, ранее им невиданное. Традиционно считалось, что многие мигрирующие животные, включая насекомых, ориентируются по магнитному полю Земли. Ранее исследования уже показали, что мотыльки Богонга чувствительны к магнитным полям и используют их как один из важнейших ориентиров во время перелётов.
Однако невозможность опереться на магнитное поле в условиях магнитных бурь или локальных аномалий требует наличия альтернативных инструментов навигации. Новые исследования подтвердили гипотезу, что звездное небо является для этих мотыльков надежным ориентиром даже в отсутствие магнитного сигнала. Эксперименты, проведённые с помощью специально сконструированных летательных симуляторов, позволили выявить, что мотыльки способны выбирать направление полёта, опираясь исключительно на наблюдения ночного неба. В лабораторных условиях с проекцией звездного неба при отсутствии магнитного поля насекомые продолжали направлять полёт в сезонно обусловленном направлении миграции — на юг весной и на север осенью. Интересно, что при симуляции перемещения звездного свода на 180 градусов мотыльки меняли курс практически на противоположный, демонстрируя глубокую связь ориентации с расположением созвездий и светящихся объектов, таких как Млечный Путь.
Для того, чтобы не сбиваться с курса несмотря на вращение Земли и связанные с этим перемещения звезд на небе, мотыльки, вероятно, обладают механизмом компенсации времени, схожим с тем, что выявлен у птиц и некоторых бабочек. Они не просто реагируют на положение звезд мгновенно, но и «понимают» как звёздное небо меняется в течение ночи, что позволяет им сохранять постоянный курс в нужном направлении. Такая способность указывает на наличие сложного внутреннего механизма обработки навигационной информации. Кроме того, мотыльки способны поддерживать курс и в условиях полной облачности, когда звёзды и луна скрыты. В таких ситуациях они переносят ориентиры на магнитное поле Земли, демонстрируя многокомпонентную систему навигации.
Эта избыточность обеспечивает высокую надёжность перелётов даже в переменчивых погодных условиях. Отдельное внимание заслуживают нейрофизиологические исследования. Исследователям удалось зарегистрировать активности отдельных нейронов в мозге мотыльков, которые реагируют на ориентированное вращение звездного неба. Эти нейроны находятся в различных областях мозга насекомых, включая оптические доли, центральный комплекс — центр навигации, и латеральные аксессорные доли — регион, ответственный за координацию движений и управление полётом. Изученные нейроны демонстрировали специфическую активность, связанную с конкретными ориентациями звездного неба, причем большинство из них максимально активировались при направлении насекомого на юг.
Разнообразие ответов нейронов указывает на то, что мозг мотылька обрабатывает центральную информацию о положении и движении небесных объектов, формируя внутренний звёздный компас. Эксперименты с искусственными имитациями Млечного Пути, включая отдельные звездные участки и световые полосы, вызвали аналогичные нейронные реакции, подтверждая, что ориентация строится на использовании различных визуальных элементов звёздного неба. Данные о нейронах указывают, что подобная звёздная система навигации в мозге мотыльков может функционировать на уровне, сопоставимом с известными системами ориентации у птиц, что является поразительным примером конвергентной эволюции. Существование у насекомых такой сложной неврологической системы говорит о том, что даже с относительно небольшой массой мозга и ограниченными когнитивными ресурсами животные способны к впечатляюще точной и сложной навигации. Современные технологии, включая использование трёхосных гельмгольцовых катушек для имитации и подавления магнитного поля, а также проекционных систем для оптической стимуляции, позволили исследовать навигацию мотыльков в максимально приближенных к естественным условиях.
Успешное проведение полевых и лабораторных испытаний на протяжении нескольких сезонов демонстрирует устойчивость и воспроизводимость данных, укрепляя мнение о том, что звёздный компас является ключевым элементом стратегии ориентации мотыльков Богонга. Практическое значение этих открытий выходит за рамки понимания биологии миграций. Изучение природных механизмов навигации может вдохновить разработку новых технологий автономного управления транспортными системами, беспилотниками и роботами, особенно для работы в условиях ограниченного или отсутствующего GPS-сигнала. Биомиметические подходы к навигации на основе звездных карт или других естественных ориентиров могут повысить надежность и точность навигационных систем в различных областях. Кроме того, поведение мотыльков Богонга играет важную роль в экологии австралийских альп, поскольку они являются ключевыми компонентами пищевой цепи и участвуют в опылении.
