Мотылёк Богонг (Agrotis infusa) является уникальным представителем ночных насекомых Австралии, известным своими удивительными миграционными способностями. Эти насекомые ежегодно совершают масштабные путешествия на расстояния до тысячи километров из жарких регионов юго-востока Австралии в прохладные высокогорные пещеры Австралийских Альп, где проводят период летней спячки – эстивации. По окончании этого времени мотыльки возвращаются на родные земли, чтобы завершить свой жизненный цикл. Ученые на протяжении долгого времени задавались вопросом, как именно Богонг осуществляет столь точное и длительное перемещение в ночное время, не ориентируясь на привычные визуальные ориентиры. Современные исследования раскрывают удивительную способность этих мотыльков использовать звёздное небо как компас для навигации на большие расстояния во время ночных миграций.
Основная сложность навигации ночью заключается в ограниченной освещенности и подвижности небесных объектов. При этом миграция Богонгов происходит при полной темноте, без видимых ориентиров, что выдвигало гипотезы о нескольких возможных системах ориентирования: магнитном поле Земли, поляризованном свете луны, визуальных маяках на ландшафте или же использовании звездного неба. Последние эксперименты показали, что эти мотыльки действительно способны ориентироваться по звёздам, демонстрируя при этом удивительное понимание географических направлений. Исследования проводились с использованием специализированных симуляторов полёта, которые позволяли закреплять мотыльков и проследить направление их виртуального полёта под контролируемыми визуальными условиями. В лабораторных условиях им показывали изображения звёздного неба, созданные с помощью программных симуляторов, имитирующих реальное расположение созвездий и полосы Млечного Пути в австралийском ночном небе.
Мигрирующие особи весной демонстрировали чёткую направленность полёта в сторону юга – к Альпам, в то время как осенью, в обратной миграции, их направление менялось на северо-северо-восток. При повороте изображения неба на 180 градусов мотыльки поворачивали направление своего полёта соответствующим образом, указывая на ясное восприятие географического направления на основе звездной карты. Важно отметить, что при рандомизации (случайном распределении) положения звёзд мотыльки теряли ориентацию, а при отсутствии доступных визуальных звездных ориентиров переходили к ориентированию по магнитному полю Земли. Это указывает на интегративную систему, в которой звездный и магнитный компасы используются взаимозаменяемо для обеспечения надежной навигации. Кроме того, в естественных условиях на открытом воздухе, когда мотыльки были заперты в прозрачных сферах с обзором ночного неба и ландшафта, они сохраняли сезонную направленность миграционного полёта даже при движении звёзд и Луны, а также под облачным покрытием, когда звезды были закрыты.
В таких случаях, с большой вероятностью, использовалась магнитная ориентировка. Эти наблюдения подтверждают устойчивость механизма навигации, способного адаптироваться к меняющимся внешним условиям. Проникновение в нейробиологическую основу такого звездного компаса раскрывает наличие специализированных визуальных нейронов в мозге мотылька, которые активируются при вращении звездного поля и настроены на определённое направление – максимальная активность наблюдается, когда мозг получает информацию, соответствующую движению на юг. Детальные внутриклеточные записи выявили несколько типов нейронов, включая те, что реагируют на однотонное возбуждение или ингибирование и более сложные, направленные на определённые векторы вращения звездного неба. Нейроны располагаются в различных центрах мозга, включая оптическое луковицеобразное тело и центральный комплекс – структуру, отвечающую за обработку пространственной информации.
Эти данные свидетельствуют о наличии у мотылька комплексного сенсорного интегративного механизма, который обрабатывает звездные визуальные сигналы и магнитные пути для вычисления собственного ориентирования, что даёт ему возможность следовать предустановленному генетически маршруту миграции к неизведанной ранее цели. Особое внимание уделяется роли Млечного Пути – яркой световой полосы на ночном небе, которая в южном полушарии имеет более выраженный контраст и стабильно занимает южную часть неба. Предполагается, что мотыльки используют структуру и положение Млечного Пути для определения ориентации в пространстве. В отличие от простого слепого движения к самой яркой части неба, мотыльки демонстрируют способность отслеживать сложные изменения звездного рисунка, что требует внутреннего временного компенсатора, учитывающего суточное вращение небесного свода. Интеграция звездного и магнитного компаса предоставляет мотыльку надёжный навигатор, способный противостоять помехам, возникающим при облачности или магнитных возмущениях.
Такое комбинирование двух систем значительно повышает шансы успешного завершения миграционного цикла. С открытием того, что даже такие миниатюрные насекомые способны использовать комплексные визуальные и магнитные механизмы для долгих путешествий, учёные пересматривают традиционные взгляды на когнитивные способности беспозвоночных. Миграция мотылька Богонг служит уникальным примером эволюции высокоэффективных навигационных систем без необходимости в крупных органах чувств или больших мозговых центрах. Также важно отметить экологическое значение этих миграций и, соответственно, сохранение среды обитания насекомых. Мотыльки Богонг играют важную роль в экологии альпийских регионов Австралии, являясь кормовой базой для многих видов, включая птиц-пернатых хищников.
Изменения климата, загрязнение светом и потеря местообитаний ставят под угрозу эти миграции и, следовательно, биоразнообразие регионов. Исследования навигации мотылька Богонг не только раскрывают тайны природы ночных путешественников, но и открывают новые перспективы в области биоинспирированных алгоритмов навигации для робототехники и спутниковых систем. Понимание того, как простые организмы обрабатывают сложную сенсорную информацию, поможет создавать более эффективные автономные системы, способные работать в сложных и динамичных условиях. В свете последних открытий мотыльок Богонг становится символом удивительных адаптаций живой природы, совершенства эволюционных решений и многогранности процессов ориентации в пространстве. Его способность использовать звёздное небо и магнитное поле для путешествия в ночи на тысячи километров основывается на точных нейронных схемах, уникальном сочетании поведения и физиологии, а также тонкой настройке на свойства окружающего мира, демонстрируя как много ещё остается неизведанным в области навигации животных.
Будущие исследования обещают пролить свет на конкретные механизмы интеграции магнитных и визуальных сигналов, роль других возможных сенсорных ориентиров, а также влияние изменения экологических и климатических факторов на миграционные маршруты. По мере углубления знаний можно будет не только лучше понимать биологию мотылька Богонг, но и разрабатывать стратегии для его сохранения и защиты от угроз, стоящих перед экосистемой.
