«В целом наше исследование раскрывает еще один интересный аспект миграционного поведения бабочек-монархов», – сказал старший автор исследования Стивен Репперт, доктор медицины, профессор нейробиологии семьи Хиггинсов и выдающийся профессор нейробиологии в UMMS. "Более глубокое знание механизмов, лежащих в основе осенней миграции, вполне может помочь в его сохранении, которому в настоящее время угрожает изменение климата и продолжающаяся потеря молочай и мест для зимовки. Новая уязвимость, которую следует сейчас рассмотреть, – это возможное нарушение работы магнитного компаса у монархов из-за антропогенного электромагнитного шума, который также может влиять на геомагнитную ориентацию перелетных птиц."
Соавтор Роберт Гегер, доктор философии, доцент кафедры биологии и биотехнологии WPI, пояснил: «Наше исследование показывает, что монархи используют сложную систему магнитного компаса для навигации, аналогичную той, что используется мигрирующими позвоночными с большим мозгом, такими как птицы и море. черепахи."
Монархи используют солнечный компас с временной компенсацией в своей антенне, чтобы помочь им совершить миграционное путешествие на 2000 миль к местам зимовки.
В отсутствие сигналов дневного света, например, под плотным облачным покровом, мигрантов, как ни удивительно, видели летящими в ожидаемом южном направлении. Была выдвинута гипотеза, что монархи используют геомагнитные подсказки, чтобы помочь ориентироваться, когда световые сигналы недоступны для них во время миграции.
Предыдущие попытки ученых изолировать использование внутреннего компаса наклона у монархов дали противоречивые или неубедительные результаты. Эти исследования, однако, могли не учитывать возможность того, что на магнитный компас повлиял ультрафиолетовый свет, который может проникать через облачный покров.
Учитывая способность монархических криптохромов (CRY), класса белков, чувствительных к ультрафиолетовому A / синему свету, восстанавливать светозависимый магнитный ответ у CRY-дефицитных дрозофил, Репперт и его коллеги подозревали, что монархи также обладали светозависимым магнитный компас.
Патрик Герра, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Репперта, с помощью симуляторов полета, оснащенных искусственными магнитными полями, изучил поведение монарха в полете в условиях рассеянного белого света. Он обнаружил, что привязанные монархи в симуляторах ориентировались в южном направлении.
Дальнейшие испытания в симуляторе показали, что бабочки использовали угол наклона магнитного поля Земли для направления своего движения. Изменение направления наклона заставило монархов ориентироваться в противоположном направлении, на север, а не на юг.
Чтобы проверить зависимость магнитного компаса монарха от света, доктор. Герра применил серию фильтров, блокирующих длину волны, к источникам света в симуляторе. Монархи, подвергавшиеся воздействию света только в диапазоне длин волн выше 420 нм, демонстрировали отсутствие направления, летая по кругу. Монархи, подвергшиеся воздействию света в диапазоне длин волн выше 380 нм, демонстрировали явные признаки направленного полета.
Эти тесты показали, что магнитный компас монарха и, следовательно, его направленный полет зависели от воздействия длин волн света (от 380 до 420 нм), обнаруживаемых в спектральном диапазоне ультрафиолетового A / синего света.
Вместе эти результаты представляют собой первую демонстрацию того, что бабочка-монарх использует светозависимый наклонный компас во время своего долгого путешествия. Это также первое свидетельство использования такого навигационного инструмента у мигрирующих на большие расстояния насекомых.
«Для мигрирующих монархов наклонный компас может служить важной резервной системой, когда сигналы дневного света недоступны», – сказал Герра. "Он также может рука об руку дополнить солнечный компас с временной компенсацией, чтобы обеспечить ориентацию и направление на протяжении всего процесса миграции."
Следующим шагом Репперта и его коллег будет оценка молекулярных и генетических механизмов магниторецепции у бабочки-монарх и участие CRY.