یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که پروانه‌های بوگونگ در استرالیا از ترکیب یک قطب‌نمای ستاره‌ای و میدان مغناطیسی زمین برای مسیریابی استفاده می‌کنند تا بتوانند حدود ۱۰۰۰ کیلومتر (۶۲۰ مایل) پرواز کرده و خود را به غارهای خنک آلپ برسانند.
این تحقیق نشان می‌دهد که پروانه‌ها می‌توانند در شب تنها با استفاده از آسمان پرستاره جهت‌های جغرافیایی خاص را تشخیص دهند.
مهاجرت پروانه‌های بوگونگ
مهاجرت فصلی
- هر بهار، میلیاردها پروانه بوگونگ به سمت مناطق مرتفع پرواز می‌کنند.
- آن‌ها پس از گذراندن ماه‌ها در حالت استراحت (اِستیویشن) در دیواره غارها، در پاییز دوباره مسیر را برعکس کرده و بازمی‌گردند.
- این رفتار دقیق، فصلی و موروثی است، نه آموخته‌شده.
این پژوهش توسط پروفسور اریک وارانت از دانشگاه لوند سوئد با همکاری محققانی از اروپا و استرالیا هدایت شد.
ناوبری پروانه‌ها با ستاره‌ها
آزمایش در شرایط کنترل‌شده
- محققان در یک آزمایشگاه روستایی و بدون اختلال مغناطیسی، پرواز شبانه پروانه‌ها را بررسی کردند.
- از یک شبیه‌ساز پرواز ویژه استفاده شد که آسمان پرستاره طبیعی را بالای پروانه‌های بسته‌شده به دستگاه نمایش می‌داد.
- نشانه‌های مغناطیسی حذف شدند تا تنها الگوهای آسمانی هدایت‌کننده باشند.
نتایج جالب
- وقتی آسمان ستاره‌ای ۱۸۰ درجه چرخانده شد، پروانه‌ها نیز مسیر خود را ۱۸۰ درجه تغییر دادند.
- اما وقتی ستارگان دچار اعوجاج مصنوعی شدند، پروانه‌ها سردرگم شدند و جهت‌یابی از بین رفت.
- این لحظه توسط محققان به‌عنوان یک یافتۀ شگفت‌انگیز توصیف شد.
پروفسور وارانت گفت:
«تا پیش از این، تنها انسان‌ها (با ابزارهایی مانند سکستانت) و برخی پرندگان مهاجر قادر به جهت‌یابی با ستاره‌ها بودند. اکنون ما ثابت کرده‌ایم که پروانه بوگونگ نخستین بی‌مهره‌ای است که چنین توانایی خارق‌العاده‌ای دارد.»
چرا پروانه‌ها از ستارگان استفاده می‌کنند؟
- آسمان شب به مرور زمان تغییر می‌کند، اما پروانه‌ها توانستند مسیر موروثی خود را ثابت نگه دارند.
- این امر نشان می‌دهد که آن‌ها از الگوهای پایدار در میان تغییرات استفاده می‌کنند.
- پرندگان مهاجر مانند سهره‌های ایندیگو نیز ثابت کرده‌اند که از آسمان برای جهت‌یابی استفاده می‌کنند.
تفاوت کلیدی در پروانه‌های بوگونگ این است که آن‌ها نه تنها مسیر مستقیم را حفظ می‌کنند، بلکه ستاره‌ها را برای یافتن مقصد جغرافیایی مشخص به‌کار می‌گیرند.
مقایسه با سایر حشرات
- سوسک‌های سرگین‌غلتان از راه شیری برای حرکت در خط مستقیم دور شدن از توده سرگین استفاده می‌کنند.
- اما پروانه‌ها مسافت‌های طولانی را طی می‌کنند و به مقصد مشخصی می‌رسند.
استفاده از قطب‌نمای مغناطیسی
- در شب‌های ابری، پروانه‌ها همچنان توانستند مسیر درست را پیدا کنند.
- این رفتار نشان می‌دهد که آن‌ها از قطب‌نمای مغناطیسی زمین به‌عنوان سیستم پشتیبان استفاده می‌کنند.
- تحقیقات سال ۲۰۱۸ نیز نشان داده بود که پروانه‌های بوگونگ میدان مغناطیسی را حس کرده و از آن برای هماهنگی با نشانه‌های بصری استفاده می‌کنند.
نتیجه نهایی این است که:
- در شب‌های صاف: ستاره‌ها اولویت دارند.
- در شب‌های ابری: قطب‌نمای مغناطیسی وارد عمل می‌شود.
رمزگشایی الگوهای آسمانی
بررسی فعالیت عصبی
- پژوهشگران فعالیت نورون‌های بینایی پروانه را ثبت کردند.
- وقتی آسمان شبیه‌سازی‌شده می‌چرخید، نورون‌ها واکنش نشان می‌دادند.
- اما زمانی که ستاره‌ها تصادفی شدند، پاسخ‌ها از بین رفت.
نقش مغز در مسیریابی
- برخی سلول‌ها وقتی پروانه به سمت جهت‌های خاص آسمان تنظیم می‌شد، فعالیت اوج می‌گرفتند.
- این یافته نشان می‌دهد که مغز پروانه توانایی استخراج یک جهت پایدار از میان الگوهای پیچیده نوری را دارد.
- بخش کلیدی این پردازش در کمپلکس مرکزی مغز حشرات انجام می‌شود که وظیفه محاسبه جهت و فرمان حرکتی را بر عهده دارد.
حسگر احتمالی مغناطیسی
چگونگی تشخیص میدان مغناطیسی ضعیف توسط حشرات همچنان یک پرسش باز است.
- یکی از فرضیه‌های اصلی به پروتئین کریپتوکروم مربوط می‌شود.
- این پروتئین می‌تواند در حضور نور واکنش‌های شیمیایی حساس به میدان مغناطیسی ایجاد کند.
شواهد در پروانه‌های مهاجر دیگر
- در پروانه پادشاه (Monarch)، پروتئین CRY1 در شناسایی میدان مغناطیسی نقش دارد.
- این فرایند به هر دو اندامک شاخک‌ها و چشم‌ها وابسته است.
- احتمال می‌رود پروانه‌های بوگونگ نیز از مکانیزمی مشابه استفاده کنند، اگرچه هنوز قطعی نیست.
مسیرهای آینده پژوهش
این کشف نشان می‌دهد که حتی یک مغز بسیار کوچک (کوچک‌تر از یک دانه برنج) می‌تواند:
- اطلاعات پیچیده آسمانی را پردازش کند،
- آن را با داده‌های مغناطیسی ترکیب کرده،
- و یک فرمان حرکتی پایدار تولید کند.
پرسش‌های باز:
- پروانه‌ها چگونه تشخیص می‌دهند که به غارهای صحیح رسیده‌اند؟
- چه نشانه‌های محلی باعث توقف سفر طولانی آن‌ها می‌شود؟
- سیستم چگونه همواره قطب‌نمای ستاره‌ای و مغناطیسی را هماهنگ نگه می‌دارد؟
این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.
جمع‌بندی
پروانه‌های بوگونگ با استفاده از ترکیب ستاره‌ها و میدان مغناطیسی، مسافت‌های طولانی را طی کرده و دقیقاً به مقصد خود می‌رسند. این کشف نشان‌دهنده قدرت خارق‌العاده یک سیستم عصبی کوچک در پردازش نشانه‌های طبیعی و ترکیب آن‌ها برای بقا است.
