Elke herfs draai monargvlinders dwarsoor Kanada en die Verenigde State hul kleurvolle vlerke na die Rio Grande en migreer hulle meer as 2,000 kilometer na die relatiewe warmte van sentraal-Mexiko.

Die reis, wat instinktief deur generasies van monarges herhaal word, gaan voort, aangesien hul getalle gedaal het as gevolg van die verlies van hul enigste larwe-voedselbron-melkweefsel. Nou, wetenskaplikes dink hulle het die geheim van die interne, geneties-gekodeerde kompas-monarges gekraak, gebruik om die suidwestelike rigting te bepaal, dat hulle elke herfs moet vlieg.

"Hul kompas integreer twee stukke inligting - die tyd van die dag en die son se posisie op die horison - om die suidelike rigting te vind," sê Eli Shlizerman, assistent professor aan die Universiteit van Washington, wat gesamentlike aanstellings in die toegepaste wiskunde en die elektriese ingenieursafdelings.

Terwyl die aard van die monargvlinder se vermoë om die tyd van die dag en die son se ligging in die lug te integreer, bekend is uit vorige navorsing, het wetenskaplikes nooit verstaan ​​hoe die monarg se brein hierdie inligting ontvang en verwerk nie. Vir die studie wou navorsers hoe om te model die monarg se kompas is georganiseer in die brein.

"Ons wou verstaan ​​hoe die monarg hierdie verskillende tipes inligting verwerk om hierdie konstante gedragswewende suidweste elke herfs te lewer," sê Shlizerman.

Monarge gebruik hul groot, komplekse oë om die son se posisie in die lug te monitor. Maar die son se posisie is nie voldoende om rigting te bepaal nie. Elke vlinder moet ook daardie inligting kombineer met die tyd van die dag om te weet waarheen om te gaan. Gelukkig het die monargies, soos die meeste diere, insluitend mense, 'n interne klok wat gebaseer is op die ritmiese uitdrukking van sleutelgene.

Hierdie horlosie hou 'n daaglikse patroon van fisiologie en gedrag. In die monargvlinder word die klok gesentreer in die antennas, en sy inligting beweeg via neurone na die brein.

Bioloë het voorheen die ritmiese patrone bestudeer in monargantenne wat die interne klok beheer, asook hoe hul saamgestelde oë die son se posisie in die lug ontdek. Vir die studie, gepubliseer in die joernaal Verslae Cell, navorsers het seine van antenna senuwees in monarges aangeteken terwyl hulle klokinligting aan die brein oorgedra het, asook ligte inligting uit die oë.

Kortste roete is nie die beste nie

"Ons het 'n model geskep wat hierdie inligting ingesluit het - hoe die antennas en oë hierdie inligting na die brein stuur," sê Shlizerman. "Ons doel was om te model watter soort meganisme in die brein by die werk sou wees, en gevra of ons model volgehoue ​​navigasie in die suidwaartse rigting kan waarborg."

In hul model, twee neurale meganismes-een inhibitiewe en een opwindende-beheerde seine van klokgene in die antennas. Hul model het 'n soortgelyke stelsel in plek om die son se posisie te onderskei op grond van seine uit die oë. Die balans tussen hierdie beheermeganismes sal help om die monargbrein te ontsyfer watter rigting suidwes was.

Gebaseer op hul model, blyk dit ook dat monargies nie net die kortste beurt kry om op die roete terug te kry nie. Hul model sluit 'n unieke kenmerk in - 'n skeidingspunt wat sal bepaal of die monarg regs of links na regs in die suidwes-rigting draai.

"Die ligging van hierdie punt in die monargvlinder se visuele veld verander dwarsdeur die dag," sê Shlizerman. "En ons model voorspel dat die monarg nie hierdie punt sal kruis wanneer dit 'n kursusregstelling maak om terug suidwes terug te keer nie."

Op grond van hul simulasies, as 'n monarg natuurlik vanweë 'n stormwind of voorwerp in sy pad kom, sal dit draai, ongeag watter rigting dit nie nodig het om die skeidingspunt oor te steek nie.

Bykomende studies sal moet bevestig of die navorsersmodel in ooreenstemming is met die monargevlinder-breinanatomie, fisiologie en gedrag. Tot dusver lyk aspekte van hul model, soos die skeidingspunt, in ooreenstemming met waargenome gedrag.

"In eksperimente met monarges op verskillende tye van die dag, sien jy geleenthede waar hul beurt in die kursus regstellings ongewoon lank, stadig of kronkelend is," sê Shlizerman. "Dit kan gevalle wees waar hulle nie 'n korter beurt kan doen nie, want dit sal die skeidingspunt moet oorsteek."

Hulle model stel ook 'n eenvoudige verduideliking voor waarom monargvlinders in die lente kan terugloop en noordoos na die Verenigde State en Kanada terugkeer. Die vier neurale meganismes wat inligting oor die klok en die posisie van die son oordra, sal eenvoudig die rigting moet keer.

"En wanneer dit gebeur, dui hul kompas noordoos in plaas van suidwes," sê Shlizerman. "Dit is 'n eenvoudige, robuuste stelsel om te verduidelik hoe hierdie skoenlappersgenerasie na generasie-hierdie merkwaardige migrasie maak."

Daniel Forger aan die Universiteit van Michigan en James Phillips-Portillo aan die Universiteit van Massachusetts is mede-outeurs van die studie, wat befonds is deur die National Science Foundation en die Washington Research Fund.

Bron: Universiteit van Washington

{youtube}8Y073TkHVf0{/youtube}

verwante Boeke

at InnerSelf Market en Amazon