Ефектът на пеперудата монарх

Биолози откриха магнитен компас в антените на прелетните пеперуди монарх.

„Междуконтиненталните“ пеперуди монарх, които ежегодно мигрират от Северна в Централна Америка, използват за навигация не само Слънцето, но и магнитното поле на Земята с помощта на вградения в техните пипалца така наречен биокомпас, изяснили биолози от САЩ.

По данни, публикувани в сп. Nature Communications, това откритие може да помогне да се открият клетките на биокомпаса при риби и птици, които вече няколко десетилетия убягват на учените.

В последните години биолозите все по-често откриват, че много животни умеят да се ориентират в пространството по най-различни черти от околния свят. Никой не се съмнява, че прелетните птици намират пътя към дома с биокомпас.

Аналогичен орган присъства в организма на някои риби и морски костенурки. Много насекоми са изработили алтернативни начини за ориентация в местността: например африканските бръмбари скарабеи умеят да определят своето положение по светлината на Слънцето денем и по сиянието на Млечния път нощем чрез сложен навигационен танц.

Независимо от многото примери за бионавигация и голямото внимание към този феномен учените още не могат да открият навигационни неврони и други клетки, способни да разпознават магнитното поле, поляризацията на слънчевата светлина и други природни ориентири. По тази причина те не могат да дадат определен отговор на въпроса: притежава ли човекът биокомпас и ако да, то как влияе той на нашия живот.

Стивън Реперт и колегите му от университета на Масачузетс в Уорчестър (САЩ) значително се доближили до разгадаването на този въпрос, като открили клетки за магнитна навигация в пипалцата на северноамериканските пеперуди монарх (Danaus plexippus).

Тези ярко оцветени големи пеперуди са почти единствените „междуконтинентални“ насекоми, които редовно извършват прелети от Северна в Централна Америка. През лятото пеперудите и техните ларви обитават в умерени и субтропични региони на САЩ, а през есента и зимата мигрират в южните части на Мексико и други страни от Централна Америка.

Известни са случаи, когато пеперудите прелитали на други континенти – такива били забелязани в Южна Великобритания, на руския Далечен изток, в Австралия и на Хавайските острови.

Реперт почти пет години изучава тези насекоми в опит да разбере как успяват да се върнат обратно на същите места в САЩ и Централна Америка всеки летен и зимен сезон.

Учените успели да постигнат значителни успехи: през 2011 година те доказали, че тези пеперуди се ориентират в пространството по поляризацията на светлината от Слънцето, използвайки специални светочувствителни клетки в пипалата, и установили, че всяко пипалце съдържа собствен бионавигатор, чието увреждане дезориентира пеперудата.

Почти веднага след откриването на този феномен Реперт и колегите му се замислили над това, как пеперудите монарх не се отклоняват от пътя при лошо време, когато гъсти облаци препречват светлината от Слънцето. За отговор на този въпрос учените разшифровали пълната версия на генома на Danaus plexippus и проследили поведението на пеперудите при наличието на най-различни пречки и дразнители.

На първо място биолозите проверили не съдържа ли организмът на пеперудата някакво подобие на биокомпаса на птиците и рибите. За тази цел те изработили експериментален апарат, в центъра на който се намирало „миникресло“. То задържало пеперудата на място в момента, когато тя се опитвала да излети. Този метод позволил на учените да проследят как се променя посоката на движение на насекомото.

Оказало се, че пеперудите монарх наистина са способни да се ориентират и по линиите на магнитното поле на Земята – при появата на магнит те се отклонявали от курса и започвали да летят в неправилна посока. Този ефект се проявявал най-силно в тъмно помещение и значително отслабвал, когато учените облъчвали креслото с поляризирана светлина.

Това говори, че в работата на навигационните системи при пеперудите монарх магнитният компас играе спомагателна роля.

Магнитните клетки в пипалцата на пеперудите се включват само ако се облъчват със синя или ултравиолетова светлина. Според биолозите този привидно странен ефект не е трудно да се обясни: подобни лъчи могат да проникват през облаците, благодарение на което магнитният биокомпас остава включен дори в облачни дни, когато слънчевият навигатор на пеперудите монарх престава да работи.

В същото време Реперт и колегите му са притеснени от своето откритие. Биолозите припомнят майска статия в изданието Nature, чиито автори открили, че електропроводите изключително негативно влияят на работата на магнитния биокомпас на птиците.

Напълно е възможно подобно нещо да се случва и с пеперудите монарх, чийто брой и без това рязко намалява поради изсичането на горите в Централна Америка.