Ang bawat taglagas, ang mga monarch butterflies sa buong Canada at Estados Unidos ay pinaliliko ang kanilang mga makukulay na pakpak patungo sa Rio Grande at lumipat ng higit sa 2,000 milya patungo sa medyo init ng gitnang Mexico.

Ang paglalakbay, na paulit-ulit na sinasadya ng mga henerasyon ng mga monarka, ay nagpapatuloy kahit na ang kanilang mga numero ay bumagsak dahil sa pagkawala ng kanilang nag-iisang pinagkukunan ng pagkain ng larva. Ngayon, ang mga siyentipiko ay nag-isip na nilalansag nila ang lihim ng panloob, gene na naka-encode na mga monarch ng compass upang matukoy ang direksyon sa timog-kanluran na dapat nilang lumipad sa bawat pagkahulog.

"Ang kanilang kompas ay sumasama sa dalawang piraso ng impormasyon-ang oras ng araw at ang posisyon ng araw sa abot-tanaw-upang mahanap ang direksyon sa timog," sabi ni Eli Shlizerman, katulong na propesor sa Unibersidad ng Washington, na magkasamang appointment sa inilapat na matematika at electrical engineering departments.

Habang ang kalikasan ng kakayahan ng monarch butterfly na isama ang oras ng araw at ang lokasyon ng araw sa kalangitan ay kilala mula sa nakaraang pananaliksik, ang mga siyentipiko ay hindi kailanman naunawaan kung paano natatanggap at pinoproseso ng utak ng hari ang impormasyong ito. Para sa pag-aaral, gusto ng mga mananaliksik na mag-modelo kung paano compass ng monarka ay nakaayos sa loob ng utak nito.

"Nais naming maunawaan kung paano pinoproseso ng monarka ang iba't ibang uri ng impormasyon upang mabigyan ang patuloy na pag-uugali na lumilipad sa timog-kanluran bawat pagkahulog," sabi ni Shlizerman.

Ginagamit ng mga monarka ang kanilang malalaking, masalimuot na mga mata upang subaybayan ang posisyon ng araw sa kalangitan. Ngunit ang posisyon ng araw ay hindi sapat upang matukoy ang direksyon. Ang bawat paruparo ay dapat ding pagsamahin ang impormasyong iyon sa oras ng araw upang malaman kung saan pupunta. Sa kabutihang palad, tulad ng karamihan sa mga hayop kabilang ang mga tao, ang mga monarka ay nagtataglay ng panloob na orasan batay sa maindayog na pagpapahayag ng mga pangunahing gene.

Ang orasan na ito ay nagpapanatili ng isang araw-araw na pattern ng pisyolohiya at pag-uugali. Sa monarch butterfly, ang orasan ay nakasentro sa antena, at ang impormasyon nito ay naglalakbay sa pamamagitan ng mga neuron sa utak.

Ang mga biologist ay nag-aral ng mga rhythmic pattern sa reyna antennae na kontrolin ang panloob na orasan, pati na rin kung paano ang kanilang mga mata ng compound na maintindihan ang posisyon ng araw sa kalangitan. Para sa pag-aaral, na inilathala sa journal Cell Mga Ulat, ang mga mananaliksik ay nagrekord ng mga senyas mula sa mga antena ng nerbiyos sa mga monarka habang ipinakalat nila ang impormasyon ng orasan sa utak pati na rin ang liwanag na impormasyon mula sa mga mata.

Ang pinakamaikling ruta ay hindi ang pinakamahusay

"Gumawa kami ng isang modelo na nagsasama ng impormasyong ito-kung paano ipinapadala ng antennae at mata ang impormasyong ito sa utak," sabi ni Shlizerman. "Ang aming layunin ay mag-modelo kung anong uri ng mekanismo ng kontrol ang gagana sa loob ng utak, at pagkatapos ay itanong kung ang aming modelo ay makapagtitarantiya ng patuloy na pag-navigate sa direksyon sa timog-kanluran."

Sa kanilang modelo, dalawang mekanismo ng neural-isa na nagbabawal at isang signal na kinokontrol ng excitatory mula sa mga gene ng orasan sa antena. Ang kanilang mga modelo ay may isang katulad na sistema sa lugar upang makilala ang posisyon ng araw batay sa signal mula sa mga mata. Ang balanse sa pagitan ng mga mekanismo ng kontrol na ito ay tutulong sa utak ng monarko na maintindihan kung aling direksyon ang timog-kanluran.

Batay sa kanilang mga modelo, lumilitaw din na kapag gumagawa ng pagwawasto ng kurso, ang mga monarka ay hindi lamang kumukuha ng pinakamaliit na pagliko upang makabalik sa ruta. Kabilang sa kanilang modelo ang isang natatanging tampok-isang punto ng paghihiwalay na makokontrol kung ang monarko ay lumiko sa kanan o kaliwa upang magtungo sa direksyon sa timog-kanluran.

"Ang lokasyon ng puntong ito sa mga pagbabago sa visual field ng monarch butterfly sa buong araw," sabi ni Shlizerman. "At hinuhulaan ng aming modelo na hindi tatawagan ng monarko ang puntong ito kapag nakagawa ito ng pagwawasto ng kurso upang bumalik sa timog-kanluran."

Batay sa kanilang mga simulations, kung ang isang reyna ay makakakuha ng kurso dahil sa isang hihip ng hangin o bagay sa landas nito, ito ay magpapasara sa alinman sa direksyon ay hindi nangangailangan nito upang i-cross ang punto ng paghihiwalay.

Ang mga karagdagang pag-aaral ay kailangan upang kumpirmahin kung ang modelo ng mga mananaliksik ay pare-pareho sa monarch butterfly utak anatomya, pisyolohiya, at pag-uugali. Sa ngayon, ang mga aspeto ng kanilang modelo, tulad ng punto sa paghihiwalay, ay tila pare-pareho sa mga naobserbahang pag-uugali.

"Sa mga eksperimento na may mga monarka sa iba't ibang oras ng araw, nakikita mo ang mga okasyon kung saan ang kanilang mga pag-ikot sa mga pagwawasto sa kurso ay hindi gaanong mahaba, mabagal, o nakakalumbay," sabi ni Shlizerman. "Ang mga ito ay maaaring mga kaso kung saan hindi nila maaaring gawin ang isang mas maikling turn dahil ito ay nangangailangan ng pagtawid sa paghihiwalay punto."

Ang kanilang mga modelo ay nagpapahiwatig din ng isang simpleng paliwanag kung bakit monarch Paru-paro ay maaaring i-reverse kurso sa tagsibol at ulo hilagang-silangan pabalik sa Estados Unidos at Canada. Ang apat na mekanismo ng neural na nagpapadala ng impormasyon tungkol sa orasan at ang posisyon ng araw ay kailangan lamang na baligtarin ang direksyon.

"At kapag nangyari iyon, ang kanilang compass ay tumuturo sa hilagang-silangan sa halip na timog-kanluran," sabi ni Shlizerman. "Ito ay isang simple, matatag na sistema upang ipaliwanag kung paano ang mga paruparo-henerasyon pagkatapos ng henerasyon-gawin ang kapansin-pansin na migration na ito."

Si Daniel Forger sa University of Michigan at James Phillips-Portillo sa University of Massachusetts ay mga coauthors ng pag-aaral, na pinondohan ng National Science Foundation at ng Washington Research Fund.

Source: University of Washington

{youtube}8Y073TkHVf0{/youtube}

Mga Kaugnay Books

at InnerSelf Market at Amazon