Усики бабочек-монархов содержат два солнечных навигатора

17 июля 2012 года

Система солнечной навигации в усиках бабочек-монархов состоит из двух независимых солнечных "навигаторов", что позволяет насекомому сохранять способность к межконтинентальным перелетам при повреждении одной из антенн, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Североамериканская бабочка-монарх (Danaus plexippus) принадлежит к числу насекомых, мигрирующих на далекие расстояния. Летом эти бабочки и их личинки предпочитают обитать в умеренных и субтропических регионах Соединенных штатов, а осенью и зимой они мигрируют в южные пределы Мексики и других стран Центральной Америки. Известны случаи, когда монархи перелетали на другие континенты - некоторые бабочки были замечены в южной Британии, на российском Дальнем Востоке, в Австралии и на Гавайских островах.

Группа биологов под руководством Стивена Репперта (Steven Reppert) из Медицинской школы университета штата Массачусетс в городе Уорчестер (США) изучала систему навигации бабочек, отдельные компоненты которой - светочувствительные клетки в антеннах и центр обработки информации в мозге - они открыли в 2009 и 2011 годах.

Репперт и его коллеги проверили, как монархи будут вести себя при повреждении левой или правой антенны. Для этого ученые поймали нескольких мигрирующих бабочек осенью 2011 года, удалили один из усиков и стали наблюдать за поведением насекомых.

Оказалось, что повреждение антенны почти не повлияло на навигационные способности монархов - бабочки с одним усиком летели примерно в том же направлении, что и насекомые с двумя антеннами-"навигаторами". Это открытие позволило ученым предположить, что вторая антенна является своеобразной запасной деталью на тот случай, если первый усик будет поврежден. Тем не менее, нельзя исключать, что насекомое использует обе антенны в том случае, если они исправны.

Авторы статьи проверили эту гипотезу, покрасив одну из антенн бабочек в черный цвет при помощи светонепроницаемой краски, и повторили эксперимент. На этот раз бабочки потеряли способность ориентироваться по свету Солнца и начали двигаться беспорядочно.

Как полагают исследователи, центр навигации в мозге бабочек может работать в двух режимах - с использованием одной и двух антенн. Во втором случае он объединяет сигналы с левого и правого усика и получает некое "усредненное" значение о положении Солнца на небосводе.

По всей видимости, мозг бабочки не считает закрашенную антенну поврежденной и пытается объединить ее нервные импульсы с сигналами с исправного усика. Это подтверждается тем, что работа системы навигации была восстановлена после того, как ученые отделили закрашенные усики от головы бабочки.

Покраска антенны привела к тому, что ее светочувствительные клетки всегда сигнализировали о наступлении темного времени суток. Этот ложный сигнал смешивался с корректными навигационными данными с исправного усика, что и дезориентировало бабочку.

Таким образом, бабочки-монархи оказались обладателями двух полноценных и независимых друг от друга солнечных "навигаторов", которые помогают им достигать цели при межконтинентальной миграции даже при повреждении одной из светочувствительных антенн.