Bướm chúa làm thế nào để đến Mexico mà không có bản đồ

Mỗi mùa thu, bướm vua trên khắp Canada và Hoa Kỳ lần lượt cánh đầy màu sắc của họ về phía Rio Grande và di chuyển hơn 2,000 dặm về phía ấm áp tương đối của miền trung Mexico.

Cuộc hành trình, lặp đi lặp lại theo bản năng của các thế hệ quân vương, vẫn tiếp tục ngay cả khi số lượng của chúng đã giảm mạnh do mất nguồn thức ăn ấu trùng duy nhất của họ. Bây giờ, các nhà khoa học nghĩ rằng họ đã phá vỡ bí mật của các vị vua la bàn được mã hóa di truyền bên trong để xác định hướng tây nam họ nên bay vào mỗi mùa thu.

Eli Shlizerman, trợ lý giáo sư tại Đại học Washington, cho biết, La bàn của họ tích hợp hai mẩu thông tin vào thời điểm ban ngày và vị trí của mặt trời trên đường chân trời. khoa kỹ thuật điện.

Mặc dù bản chất của khả năng tích hợp thời gian trong ngày và vị trí của mặt trời trên bầu trời được biết đến từ nghiên cứu trước đó, các nhà khoa học chưa bao giờ hiểu cách bộ não của quốc vương tiếp nhận và xử lý thông tin này. Đối với nghiên cứu, các nhà nghiên cứu muốn mô hình hóa như thế nào la bàn của quốc vương được tổ chức trong não của nó.

Chúng tôi muốn hiểu làm thế nào quốc vương đang xử lý các loại thông tin khác nhau này để mang lại hành vi liên tục này, bay về phía tây nam mỗi mùa thu, theo ông Shlizerman nói.


đồ họa đăng ký nội tâm


Các vị vua sử dụng đôi mắt to, phức tạp của mình để theo dõi vị trí của mặt trời trên bầu trời. Nhưng vị trí của mặt trời không đủ để xác định hướng. Mỗi con bướm cũng phải kết hợp thông tin đó với thời gian trong ngày để biết đi đâu. May mắn thay, giống như hầu hết các loài động vật bao gồm cả con người, quốc vương sở hữu một chiếc đồng hồ bên trong dựa trên sự biểu hiện nhịp nhàng của các gen chính.

Đồng hồ này duy trì một mô hình hàng ngày về sinh lý và hành vi. Trong bướm chúa, đồng hồ được đặt ở giữa, và thông tin của nó truyền qua các nơ-ron đến não.

Các nhà sinh học trước đây đã nghiên cứu các kiểu nhịp điệu trong ăng ten của quốc vương điều khiển đồng hồ bên trong, cũng như cách mắt ghép của chúng giải mã vị trí của mặt trời trên bầu trời. Đối với nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Báo cáo di động, các nhà nghiên cứu đã ghi lại các tín hiệu từ các dây thần kinh râu trong quân vương khi chúng truyền thông tin đồng hồ đến não cũng như thông tin ánh sáng từ mắt.

Tuyến đường ngắn nhất không phải là tốt nhất

Cảnh sát đã tạo ra một mô hình kết hợp thông tin này. Cách thức ăng ten và mắt gửi thông tin này đến não, theo ông Shlizerman. Mục tiêu của chúng tôi là mô hình hóa loại cơ chế điều khiển nào sẽ hoạt động trong não, và sau đó hỏi liệu mô hình của chúng tôi có thể đảm bảo điều hướng bền vững theo hướng tây nam hay không.

bướm chúa 4 30Trong mô hình của họ, hai cơ chế thần kinh là một tín hiệu ức chế và một tín hiệu điều khiển kích thích từ các gen đồng hồ trong râu. Mô hình của họ có một hệ thống tương tự để phân biệt vị trí của mặt trời dựa trên tín hiệu từ mắt. Sự cân bằng giữa các cơ chế kiểm soát này sẽ giúp bộ não quân chủ giải mã hướng nào là hướng tây nam.

Dựa trên mô hình của họ, có vẻ như khi thực hiện chỉnh sửa, các quân vương không chỉ đơn giản là rẽ ngắn nhất để quay lại tuyến đường. Mô hình của họ bao gồm một tính năng độc đáo, một điểm phân tách sẽ kiểm soát xem quốc vương rẽ phải hay trái sang đầu theo hướng tây nam.

Vị trí của điểm này trong trường thị giác của bướm chúa thay đổi suốt cả ngày, theo ông Shlizerman nói. Càng và mô hình của chúng tôi dự đoán rằng quốc vương sẽ không vượt qua điểm này khi nó điều chỉnh khóa học để quay trở lại phía tây nam.

Dựa trên các mô phỏng của họ, nếu một vị vua bị lạc hướng do một cơn gió hoặc vật thể trên đường đi, nó sẽ chuyển hướng bất kỳ hướng nào sẽ không yêu cầu nó vượt qua điểm phân tách.

Các nghiên cứu bổ sung sẽ cần xác nhận xem mô hình của các nhà nghiên cứu có phù hợp với giải phẫu não bướm, sinh lý học và hành vi hay không. Cho đến nay, các khía cạnh của mô hình của họ, chẳng hạn như điểm phân tách, dường như phù hợp với các hành vi được quan sát.

Trong các thí nghiệm với các vị vua vào các thời điểm khác nhau trong ngày, bạn có thấy những dịp mà lượt của họ trong quá trình điều chỉnh khóa học kéo dài một cách bất thường, chậm hoặc uốn khúc, theo ông Shlizerman nói. Đây có thể là những trường hợp họ không thể thực hiện một lượt ngắn hơn vì nó sẽ yêu cầu vượt qua điểm phân tách.

Mô hình của họ cũng gợi ý một lời giải thích đơn giản tại sao bướm chúa có thể đảo ngược tiến trình vào mùa xuân và hướng về phía đông bắc trở lại Hoa Kỳ và Canada. Bốn cơ chế thần kinh truyền thông tin về đồng hồ và vị trí của mặt trời chỉ cần quay ngược hướng.

Và khi điều đó xảy ra, la bàn của họ chỉ hướng đông bắc thay vì phía tây nam, Shlizerman nói. Đây là một hệ thống đơn giản, mạnh mẽ để giải thích cách những con bướm này tạo ra thế hệ sau khi tạo ra sự di cư đáng chú ý này.

Daniel Forger tại Đại học Michigan và James Phillips-Portillo tại Đại học Massachusetts là đồng tác giả của nghiên cứu, được tài trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia và Quỹ Nghiên cứu Washington.

nguồn: Đại học Washington

{youtube}8Y073TkHVf0{/youtube}


Sách liên quan

at Thị trường InnerSelf và Amazon