Ночное небо веками привлекало внимание учёных и путешественников, служа важнейшим ориентирами для дальних передвижений. Хотя использование звёзд для навигации ассоциируется преимущественно с птицами и людьми, недавние открытия демонстрируют, что и насекомые способны на подобные сложные ориентировочные действия. Богонги, ночные мотыльки из Австралии, совершают удивительную ежегодную миграцию на тысячи километров, используя в своей навигации звёздный компас, что стало настоящим прорывом в исследованиях миграционных способностей беспозвоночных.Богонги (Agrotis infusa) славятся своей способностью преодолевать огромные расстояния в поисках прохладных горных пещер для летнего отдыха – процесса, известного как эстивация. Эти мотыльки мигрируют весной до Австралийских Альп, куда ранее никогда не попадали, чтобы переждать жаркое лето.
Осенью они возвращаются обратно к своим родным местам для размножения и завершения жизненного цикла. Для столь точной и успешной навигации им необходимы устойчивые координаты и ориентира на ночном небе, ведь в условиях темноты и монотонного ландшафта зрительные ориентиры становятся неэффективными. Именно звёздное небо и магнитное поле Земли выступают у них в роли ключевых компасов.Поведенческие эксперименты с использованием специально разработанных летных симуляторов, позволяющих запертым мотылькам свободно выбирать направление полёта, показали, что в естественных условиях безлунной и ясной ночи богонги ориентируются строго в сезонно соответствующих направлениях – на юг весной и на север осенью. Даже при изменении положения звёзд в течение ночи мотыльки сохраняют выбранный курс, что свидетельствует о наличии сложного механизма компенсации движения звёздного неба.
Удивительно, но при полной облачности, когда звёзды и луна скрыты, мотыльки всё равно демонстрируют направленное движение, используя магнитное поле Земли как альтернативный ориентир. Такая двойственная система обозначает высокую надёжность навигации и адаптацию к переменным условиям ночного неба.Чтобы проверить, действительно ли мотыльки ориентируются по карте звёздного неба, в лаборатории в специально оборудованной ферромагнитно-чистой комнатке ученые воспроизводили изображения ночного неба северного и южного полушарий. При отключённом магнитном поле мотыльки сохраняли свои сезонные направления полёта только при показе правильно ориентированного естественного неба. При повороте изображения неба на 180 градусов направление полёта менялось на противоположное, а поскольку мотыльки не могли видеть магнитное поле, это подтверждает, что именно звёзды оказывают решающее влияние.
Интересно, что при демонстрации случайно расставленных звёзд без характерного узора мотыльки теряли ориентировку, что ещё раз указывает не просто на использование ярких объектов, а на восприятие конкретной структуры звёздного неба.На внутримозговом уровне учёные проводили регистрирование активности нейронов в ключевых участках мозга мотыльков, связанных с визуальной обработкой и навигацией. Выяснилось, что отдельные клетки реагируют на вращение изображения звёздного неба, имея специфическую максимальную активность при определённом направлении ориентации, чаще всего соответствующем движению на юг. Подобные нейронные реакции наблюдаются в зрительных центрах и комплексах, отвечающих за обработку сложных пространственных сигналов. Такие данные свидетельствуют о наличия внутреннего компаса, способного интегрировать визуальные данные о звёздах и, вероятно, другие сенсорные входы.
Заметно, что у богонгов, как и у мигрирующих птиц, комбинирование звёздного и магнитного компасов обеспечивает устойчивость навигации при изменениях условий – если один сигнал становится недостаточно информативным, другой берёт на себя основную роль. Это дублирование механизмов гарантирует, что мотыльки найдут дорогу в подсвеченных только мельчайшими звёздными огоньками ночных просторах Австралии. Такая система особенно важна в гористой местности, где рельеф порой скрывает земные ориентиры и затрудняет визуальное ориентирование.Исторически миграция насекомых считалась более локальным и менее детерминированным процессом, нежели у более крупных животных. Однако исследования богонгов переворачивают эти представления, показывая, что усвоенная генетически способность считывать карту звездного неба и использовать магнитное поле делает их полноценными долгожителями миграционного пути.
На сегодняшний день это один из самых убедительных примеров использования звезд как географического компаса у беспозвоночных.Открытие указывает на важность дальнейшего изучения звездного восприятия у ночных насекомых. В первую очередь, предстоит выяснить, какие именно звёзды и объекты на небе служат мотылькам самыми точными ориентирами. Чувствуют ли они положение Южного небесного полюса, или используют яркую полосу Млечного Пути как маркер направления? Как происходит интеграция временного фактора – перемещения звёзд с течением ночи – и на сколько этот процесс является компенсированным? Решение этих вопросов позволит раскрыть общие принципы компасов и навигации, применимые ко многим видам животных.Нейрофизиологические наблюдения открывают путь к изучению комплекса мозговых центров, в которых происходит обработка ориентировочной информации.
Места таких нейронов в центральном комплексе мозга показывают сходство с другими насекомыми, известными благодаря своей способности к складыванию пространственных сигналов и построению внутренней карты окружающей среды. Использование функциональной дендритной анатомии и электрофизиологии в сочетании с поведенческими испытаниями дает понимание того, как звёзды кодируются на уровнях отдельных клеток и нейронных сетей.Кроме того, для мотыльков важна калибровка навигационных систем с помощью световых и магнитных сигналов, что помогает обеспечить точность курса и адаптацию к локальным особенностям магнетизма земной коры. В этом отношении богонги являются своеобразными моделями изучения взаимодействия сенсорных систем, которые требуются для сложной навигации даже у сравнительно маленьких по размеру живых существ.Сегодня научное сообщество продолжает изучать феномен миграции богонгов в различных аспектах – экология, поведение, генетика и, в частности, нейробиология.
