毎年秋になると、カナダと米国のオオカバマダラはカラフルな羽をリオグランデ川に向け、2,000マイル以上移動して中央メキシコの比較的暖かい場所に移動します。
君主の世代によって本能的に繰り返される旅は、唯一の幼虫の食物源 - ミルクウィードの喪失により、その数が急激に減少したとしても継続する。 現在、科学者たちは、遺伝的にコード化された内部的なコンパス君主の秘密を解読して、それぞれの秋に飛行する南西方向を決定すると考えています。
ワシントン大学の助教授、エリ・シリザーマン（Eli Shlizerman）は次のように述べています。「彼らのコンパスは、時間と太陽の地平線の2つの情報を統合して、南向きを見つけることができます。電気工学部門
以前の研究では、昼間の時間と太陽の位置を統合する蝶の性質が知られていましたが、科学者は君主の脳がどのようにこの情報を受け取り、処理するかを決して理解していません。 研究のために、研究者は、 君主のコンパス その脳の中に組織されています。
「君主がこれらのさまざまな種類の情報をどのように処理して、この恒常的な行動を起こすかを理解したかったのです。それぞれの秋に南西に飛んでいきます」とShlizermanは言います。
君主は大規模で複雑な目を使って空の太陽の位置を監視します。 しかし、太陽の位置は方向を決定するのに十分ではありません。 各蝶はまた、その情報を時刻と組み合わせてどこに行くかを知る必要があります。 幸いにも、人間を含むほとんどの動物のように、君主は重要な遺伝子のリズミカルな表現に基づいて内部時計を持っています。
この時計は生理と行動の毎日のパターンを維持します。 モナークバタフライでは、時計はアンテナの中心に置かれ、その情報はニューロンを介して脳に伝わります。
生物学者は、内部時計を制御する君主アンテナのリズミカルなパターンと、それらの合成された目が空の太陽の位置をどのように解読するかについて、これまで研究してきました。 研究のために、雑誌に掲載 セルレポート研究者らは、時計情報を脳に送信するとともに、目からの光情報を君主の神経のアンテナ神経からの信号として記録した。
最短ルートは最善ではありません
「この情報を組み込んだモデルを作成しました。アンテナと目が脳にこの情報をどのように送っているのですか」とShlizermanは言います。 「私たちの目標は、どのようなタイプの制御メカニズムが脳内で働くかをモデル化することでした。そして、私たちのモデルが南西方向の持続的な航行を保証できるかどうかを尋ねました。
彼らのモデルでは、2つの神経メカニズムがあります.1つは阻害物質であり、1つは興奮制御シグナルです。 彼らのモデルは、目からの信号に基づいて太陽の位置を識別する同様のシステムを備えていました。 これらの制御機構のバランスは、南西にある君主の脳解読を助けるだろう。
彼らのモデルに基づいて、コースの修正を行うときに、君主はルートに戻るために単に最短のターンを取るだけではないように見えます。 彼らのモデルには、君主が南西方向に向かうかどうかを制御する分離ポイントというユニークな機能が含まれています。
「君主の蝶の視界にこの点がどこにあるかは、一日を通して変化します」と、Shlizermanは言います。 "そして、私たちのモデルは、君主が南西に向かうコース修正をするとき、この点を越えないだろうと予測しています。
彼らのシミュレーションに基づいて、君主が道の風や物体のためにコースから降りれば、それはそれが分離ポイントを横切ることを必要としないどの方向にでも変わるでしょう。
さらなる研究では、研究者のモデルがモナコの蝶の脳の解剖学、生理学、行動と一貫しているかどうかを確認する必要があるだろう。 これまでのところ、分離点などのモデルの側面は、観察された挙動と一致しているように見えます。
「一日の時間帯に君主の実験をしたとき、コース修正の回顧が異常に長く、遅く、蛇行する機会があります」とShlizerman氏は言います。 「これは、分離点を越える必要があるため、短いターンを行うことができない場合があります。
彼らのモデルはまた、なぜモナコの蝶が春にコースを逆転させ、北東に向かいアメリカとカナダに戻ることができるのかの簡単な説明を示唆している。 時計と太陽の位置に関する情報を伝達する4つの神経メカニズムは、単に逆方向にする必要があります。
「そしてその時、コンパスは南西ではなく北東を指しています。」とShlizermanは言います。 「これらの蝶々が世代を経てどのようにしてこのように移行したかを説明するシンプルで堅牢なシステムです」
ミシガン大学のダニエル・フォーゲルとマサチューセッツ大学のジェームス・フィリップス・ポルティージョは、国立科学財団とワシントン・リサーチ・ファンドから資金提供を受けたこの研究の共著者である。
情報源： ワシントン大学
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