Motyle królewskie skrywają tajemnicę, która fascynuje naukowców

Motyle Królewskie znane są ze swojej corocznej długodystansowej migracji, podczas której przemierzają odległość kilku tysięcy kilometrów z północy USA do ich zimowego siedliska w środkowym Meksyku. Podczas lotu te charakterystycznie pomarańczowo-czarno-białe motyle wykorzystują informacje o słońcu, który stanowi ich główny punkt orientacyjny.

Naukowcy od dawna zachodzili w głowę, w jaki sposób informacja o słońcu jest przetwarzana w mózgu motyla. Poprzednie badania opisywały już komórki, które przetwarzają azymut słoneczny, ale wtedy badacze nie wiedzieli jeszcze, że komórki te kodują informacje o słońcu tylko podczas lotu. Do tej pory zakładano, że kompas słoneczny zawsze działa – niezależnie od tego, czy owady siedzą, chodzą czy latają.

Zespół kierowany przez naukowców z Biocentrum przy Uniwersytecie Julius-Maximilians w Würzburgu (JMU) w niemieckiej Bawarii zaobserwował, że  tak nie jest i że kompas jest ustalany w momencie rozpoczęcia lotu: „Co zaskakujące, komórki nerwowe zmieniają swoją strategię kodowania podczas lotu, tak że sieć neuronowa przedstawia kierunek motyli względem słońca w sposób podobny do kompasu. Dzieje się tak tylko wtedy, gdy zwierzęta mogą kontrolować własny kierunek lotu.”

Motyle w symulatorze lotu

Jak udało się wypełnić tę lukę w wiedzy? Zespół kierowany przez Beetza i el Jundiego po raz pierwszy zmierzył aktywność neuronalną u aktywnie latających motyli królewskich  i zbadał wpływ zachowania orientacyjnego zwierzęcia na przetwarzanie informacji o słońcu. Wcześniej takie pomiary były przeprowadzane jedynie u motyli w bezruchu.

Naukowcy z JMU wykorzystali pewną sztuczkę techniczną: „Przywiązaliśmy motyle do swobodnie obracającego się pręta w centrum symulatora lotu, który umożliwia motylom aktywny wybór kierunku lotu. Słońce było imitowane przez zielony punkt świetlny. Podczas gdy uwiązany motyl leciał, monitorowaliśmy aktywność mózgu za pomocą ultracienkich mikroelektrod.”

Eksperymenty, opublikowane w czasopiśmie naukowym Current Biology, dowodzą, że aktywny ruch motyli jest niezbędny do przetwarzania informacji o słońcu jako informacji o kompasie w mózgu motyla podczas migracji. „Nasze wyniki podkreślają znaczenie wykonywania nagrań neuronalnych u aktywnie poruszających się motyli, aby zrozumieć, w jaki sposób mózg rozwiązuje złożone zadania orientacji”.

Mózg wielkości ziarenka ryżu o niezwykłych możliwościach

Beetz podziwia swoich „uczestników” badań: „Nasza publikacja w wyjątkowy sposób pokazuje, że nawet mózg o wielkości ziarnka ryżu jest bardzo złożonym organem, który umożliwia owadom wykonywanie tak niesamowitych zachowań. Dzięki swojemu mózgowi motyle królewskie zarządzają ogromną migracją, używając sprawnego wewnętrznego kompasu. Tak długodystansowa migracja bez użycia nowoczesnych urządzeń nawigacyjnych jest dla nas, ludzi, trudna do wyobrażenia i jest to jeden z głównych powodów, który napędza moją fascynację tymi enigmatycznymi stworzeniami.”

Następnie Jerome Beetz i Basil el Jundi planują zbadać jak kompas słoneczny motyli działa, gdy motyle mają dostęp do naturalnego nieba, a nie plamy świetlnej jako odniesienia dla orientacji. Aby to zrobić, zapisy neuronalne muszą być przeprowadzone w symulatorach lotów na otwartym powietrzu.

 

TUTAJ obejrzyj fascynujący materiał o tym, jak udało się sfilmować 500 mln kolonię motyli przy pomocy drona w 'przebraniu’ kolibra.

 

Źródło: Uniwersytet w Würzburgu

Opracowanie: Opracowanie: Agata Pałach, autorka bloga Nigdy za późno, o podróżach, życiowych zmianach i języku angielskim.