Vědci odhalují tajemství vnitřního kompasu motýla motýla

Thrive (Rozkvět) 2011 HD (CZ titulky) část 1 (Červen 2019).

Anonim

Každý pád, monarchové motýly po Kanadě a ve Spojených státech změní oranžovou, černou a bílou křídlovou křídla směrem k Rio Grande a migrují přes 2 000 mil na relativní teplo středního Mexika.

Tato cesta, instinktivně opakovaná generacemi monarchů, pokračuje i když počet monarchů klesl kvůli ztrátě jejich jediného larválního zdroje potravy - mléka. Ale v této smutné zprávě se vědecký tým domnívá, že roztříštili tajemství vnitřního, geneticky kódovaného kompasu, který monarchové používají k určení směru na jihozápad - měli by každým pádem letět.

"Jejich kompas integruje dvě informace - denní čas a pozici slunce na horizontu - najít jižní směr, " řekl Eli Shlizerman, profesor univerzity v Washingtonu.

Zatímco povaha schopnosti monarchového motýla integrovat denní čas a umístění slunce na obloze jsou známy z předchozího výzkumu, vědci nikdy nepochopili, jak monarchův mozek obdrží a zpracovává tyto informace. Shlizerman, který má společné jmenování na katedře aplikované matematiky a katedře elektrotechniky, spolupracoval s kolegy na univerzitě v Michiganu a na univerzitě v Massachusetts, aby modeloval, jak je monarchův kompas organizován v jeho mozku.

"Chtěli jsme porozumět tomu, jak panovník zpracovává tyto různé druhy informací, aby získal toto konstantní chování létající jihozápadně každý podzim, " řekl Shlizerman, který je vedoucím autorem nedávného článku týmu v časopise Cell Reports.

Monarchové používají velké, složité oči, aby sledovali polohu slunce na obloze. Ale pozice Slunce nestačí k určení směru. Každý motýl musí také tyto informace spojit s časem, aby věděl, kam jít. Naštěstí, stejně jako většina zvířat včetně lidí, monarchové mají interní hodiny založené na rytmické expresi klíčových genů. Tyto hodiny udržují denní vzorec fyziologie a chování. V monarchovém motýlku jsou hodiny umístěny v anténách a jejich informace se pohybují přes neurony do mozku.

Biologové předtím studovali rytmické vzory v monarchových anténách, které řídí vnitřní hodiny, a také, jak je jejich složené oči dešifrují pozici slunce na obloze. Shlizermanovi spolupracovníci, včetně Stevena Repperta z University of Massachusetts, zaznamenali signály z anténních nervů v monarchách, když přenášeli informace o hodinách do mozku, stejně jako světelné informace z očí.

"Vytvořili jsme model, který obsahuje tyto informace - jak antény a oči posílají tyto informace do mozku, " řekl Shlizerman. "Naším cílem bylo modelovat, jaký typ kontrolního mechanismu by fungoval v mozku, a pak se zeptal, zda náš model zaručí trvalou navigaci v jihozápadním směru."

Ve svém modelu jsou dva nervové mechanismy - jeden inhibiční a jeden excitačně řízený signál z časových genů v anténách. Jejich model měl podobný systém, který rozpoznal pozici slunce na základě signálů z očí. Rovnováha mezi těmito kontrolními mechanismy by pomohla monarchovi rozluštit mozku, který směrem byl jihozápad.

Na základě svého modelu se také zdá, že během opravy kurzu monarchové jednoduše neprovedou nejkratší obrat, aby se vrátili zpět na trasu. Jejich model obsahuje jedinečnou vlastnost - oddělovací bod, který by řídil, zda monarcha odbočila vpravo nebo vlevo na hlavu v jihozápadním směru.

"Umístění tohoto bodu v vizuálním poli motýla motýla se mění po celý den, " řekl Shlizerman. "A náš model předpovídá, že monarcha nepřekročí tento bod, když provede korekci kurzu, aby se vydal na jihozápad."

Na základě jejich simulací, pokud se monarcha dostane z kurzu kvůli nárazu větru nebo předmětu na jeho cestě, otočí se podle toho, který směr ho nevyžaduje k překročení dělícího bodu.

Další studie by musely potvrdit, zda je model výzkumných pracovníků v souladu s anatomií, fyziologií a chováním mořského motýla. Doposud aspekty jejich modelu, jako je separační bod, se zdají být v souladu s pozorovaným chováním.

"V experimentech s monarchy v různých dnech dne uvidíte příležitosti, kdy jsou jejich obraty v kurzech neobvykle dlouhé, pomalé nebo meandrující, " řekl Shlizerman. "Mohly by to být případy, kdy nemohou učinit kratší obrat, protože by to vyžadovalo překročení separačního bodu."

Jejich model naznačuje jednoduché vysvětlení, proč monarchové motýly dokáží na jaře obrátit kurz a směřují na severovýchod zpět do Spojených států a Kanady. Čtyři nervové mechanismy, které přenášejí informace o časech a sluneční pozici, by prostě musely obrátit směr.

"A když se to stane, jejich kompas boduje na severovýchod místo jihozápadu, " řekl Shlizerman. "Je to jednoduchý a robustní systém, který vysvětluje, jak tyto motýly - generace po generaci - dělají tuto pozoruhodnou migraci."

menu
menu