בכל נפילה פרפרים של מלכים ברחבי קנדה וארצות הברית סובבים את כנפיהם הצבעוניות לכיוון ריו גרנדה ונודדים יותר מ -2,000 קילומטרים לחום היחסי של מרכז מקסיקו.
המסע, שחוזר על עצמו אינסטינקטיבית על ידי דורות של מלכים, נמשך גם כשמספרם צנח עקב אובדן מקור המזון הזחל היחיד שלהם - כוס חלב. כעת, מדענים חושבים שהם פיצחו את סוד השימוש של מלכי המצפן הפנימיים, המקודדים גנטית, כדי לקבוע את הכיוון הדרום -מערבי שעליהם להטיס בכל נפילה.
"המצפן שלהם משלב שני פיסות מידע - השעה ביום ומיקום השמש באופק - כדי למצוא את הכיוון הדרומי", אומר אלי שליזרמן, פרופסור באוניברסיטת וושינגטון, שיש לו מינויים משותפים במתמטיקה יישומית ו מחלקות להנדסת חשמל.
בעוד טיבו של יכולתו של פרפר המלוכה לשלב את שעות היום ומיקום השמש בשמים ידועים ממחקרים קודמים, מדענים מעולם לא הבינו כיצד מוחו של המלך מקבל ומעבד מידע זה. לצורך המחקר, חוקרים רצו לדגמן כיצד המצפן של המלוכה מאורגן בתוך מוחו.
"רצינו להבין כיצד המלצר מעבד מידע מסוג זה כדי להניב התנהגות מתמדת זו - לטוס לדרום מערב כל נפילה", אומר שליזרמן.
מלכים משתמשים בעיניהם הגדולות והמורכבות כדי לעקוב אחר מיקום השמש בשמיים. אך מיקום השמש אינו מספיק כדי לקבוע כיוון. כל פרפר חייב גם לשלב את המידע הזה עם השעה ביום כדי לדעת לאן ללכת. למרבה המזל, כמו רוב בעלי החיים כולל בני אדם, למלכים יש שעון פנימי המבוסס על הביטוי הקצבי של גנים מרכזיים.
שעון זה שומר על דפוס יומיומי של פיזיולוגיה והתנהגות. בפרפר המלוכה, השעון מרוכז באנטנות, ומידעו עובר דרך נוירונים למוח.
ביולוגים חקרו בעבר את התבניות הקצביות באנטנות המלוכה השולטות בשעון הפנימי, כמו גם כיצד עיניהם המורכבות מפענחות את מיקומה של השמש בשמים. למחקר, שפורסם בכתב העת דוחות סלולריים, חוקרים רשמו אותות מעצבי אנטנות במונרכים כשהם מעבירים מידע על השעון למוח, כמו גם מידע קל מהעיניים.
המסלול הקצר ביותר אינו הטוב ביותר
"יצרנו מודל ששילב מידע זה - כיצד האנטנות והעיניים שולחות מידע זה למוח", אומר שליזרמן. "המטרה שלנו הייתה לדגמן איזה סוג של מנגנון בקרה יעבוד במוח, ואז שאל אם המודל שלנו יכול להבטיח ניווט מתמשך בכיוון דרום מערב".
במודל שלהם, שני מנגנונים עצביים - אחד מעכב ואחד מעורר - מבוקרים אותות מגני שעון באנטנות. למודל שלהם הייתה מערכת דומה להבחנת מיקום השמש בהתבסס על אותות מהעיניים. האיזון בין מנגנוני הבקרה הללו יסייע למוח המלכותי לפענח לאיזה כיוון נמצא דרום מערב.
בהתבסס על המודל שלהם, נראה גם שכאשר מבצעים תיקוני קורסים מלכים לא פשוט לוקחים את הפנייה הקצרה ביותר לחזור למסלול. המודל שלהם כולל תכונה ייחודית - נקודת הפרדה שתשלוט אם המלך פנה ימינה או שמאלה לראש בכיוון דרום מערב.
"המיקום של נקודה זו בשדה הראייה של פרפר המלוכה משתנה במהלך היום", אומר שליזרמן. "והמודל שלנו מנבא שהמלך לא יעבור את הנקודה הזו כשיעשה תיקון מסלול לחזור חזרה לדרום מערב."
בהתבסס על הסימולציות שלהם, אם מונרך ייצא מהמסלול עקב משב רוח או אובייקט בדרכו, הוא יפנה לכל כיוון שלא יחייב אותו לחצות את נקודת ההפרדה.
מחקרים נוספים יצטרכו לאשר האם המודל של החוקרים תואם את האנטומיה של המפרפר של המונרך, את הפיזיולוגיה ואת ההתנהגות. עד כה, היבטים של המודל שלהם, כמו נקודת ההפרדה, נראים בקנה אחד עם התנהגויות שנצפו.
"בניסויים עם מלכים בשעות שונות של היום, אתה אכן רואה מקרים שבהם תורותיהם בתיקוני הקורס ארוכים, איטיים או מתפתלים בצורה יוצאת דופן", אומר שליזרמן. "אלה יכולים להיות מקרים שבהם הם לא יכולים לעשות סיבוב קצר יותר מכיוון שזה ידרוש חציית נקודת ההפרדה."
המודל שלהם מציע גם הסבר פשוט מדוע פרפרי מלכים מסוגלים להפוך את המהלך באביב ולצאת לצפון -מזרח בחזרה לארצות הברית וקנדה. ארבעת המנגנונים העצביים המעבירים מידע על השעון ומיקום השמש פשוט יצטרכו להפוך כיוון.
"וכשזה קורה, המצפן שלהם מצביע לצפון מזרח במקום לדרום מערב", אומר שליזרמן. "זו מערכת פשוטה וחזקה להסביר כיצד הפרפרים האלה - דור אחר דור - עושים את ההגירה המדהימה הזו."
דניאל פורגר מאוניברסיטת מישיגן וג'יימס פיליפס-פורטילו מאוניברסיטת מסצ'וסטס הם שותפי מחבר למחקר, אשר מומן על ידי הקרן הלאומית למדע וקרן המחקר של וושינגטון.
מקור: אוניברסיטת וושינגטון
{youtube}8Y073TkHVf0{/youtube}
ספרים קשורים
at InnerSelf Market ואמזון
