每年秋天，横跨加拿大和美国的帝王蝶将其色彩斑wings的翅膀转向里奥格兰德州，并向墨西哥中部相对温暖的地方迁移了2,000多英里。
一代又一代君主本能地反复旅行，虽然他们的人数由于失去了唯一的幼虫食物来源 - 马利筋而一落千丈。 现在，科学家们认为他们已经破解了内部遗传编码的罗盘君主使用的秘密，以确定他们应该每年秋天飞行的西南方向。
华盛顿大学助理教授Eli Shlizerman说：“他们的指南针将两条信息（日间时间和太阳在地平线上的位置）整合在一起，以找到南方的方向，他们在应用数学和应用数学中联合任命电气工程部门。
虽然君主蝴蝶能够整合一天中的时间和太阳在天空中的位置的能力的性质从以前的研究中已知，但科学家们从未理解君主的大脑如何接收和处理这些信息。 对于这项研究，研究人员想模拟如何 君主的指南针 被组织在其大脑中。
Shlizerman说：“我们想了解君主如何处理这些不同类型的信息，以产生这种持续不断的行为 - 每年秋季西南飞行。
帝王们用他们庞大复杂的眼睛来监控太阳在天空中的位置。 但太阳的位置不足以确定方向。 每只蝴蝶还必须将这些信息与当天的时间结合起来，才能知道去哪里。 幸运的是，像大多数动物一样，君主拥有一个基于关键基因节奏表达的内部时钟。
这个钟保持每天的生理和行为模式。 在帝王蝶中，时钟以天线为中心，其信息通过神经元传播到大脑。
生物学家之前曾研究控制内部时钟的君主触角中的节奏模式，以及他们复合眼睛如何破译太阳在天空中的位置。 这项研究发表在该杂志上 细胞的报告研究人员记录了君主的天线神经信号，因为他们将时钟信息传输给大脑，以及从眼睛传来的光信息。
最短路线不是最好的
Shlizerman说：“我们创建了一个包含这些信息的模型 - 触角和眼睛如何将这些信息传递给大脑。 “我们的目标是模拟在大脑中工作的控制机制是什么类型，然后问我们的模型能否保证在西南方向持续航行。”
在他们的模型中，两个神经机制 - 一个抑制信号和一个来自天线中时钟基因的兴奋控制信号。 他们的模型有一个类似的系统来根据眼睛的信号来辨别太阳的位置。 这些控制机制之间的平衡将帮助君主大脑破译哪个方向是西南方向。
根据他们的模型，似乎在修改航线时，君主并不是简单地走最短的路线。 他们的模型包括一个独特的功能 - 一个分离点，可以控制君主是否向左或向右转向西南方向。
Shlizerman说：“帝王蝶视野中这一点的位置整天都在变化。 “而我们的模型预测，国王将不会跨越这一点，当它进行纠正，回头西南。
根据他们的模拟，如果一位君主由于一阵风或物体在路上偏离航向，它将转向任何方向都不需要穿越分离点。
另外的研究需要证实研究人员的模型是否与帝王蝶的大脑解剖学，生理学和行为一致。 到目前为止，他们模型的各个方面（如分离点）似乎与观察到的行为一致。
Shlizerman说：“在一天的不同时间对君主进行实验时，你会发现他们的轮回在修正过程中非常漫长，缓慢或曲折。 “这可能是他们不能做短时间的情况，因为这需要穿越分离点。”
他们的模型也提出了一个简单的解释，为什么君主蝴蝶能够在春季逆转路线，并向东北方向返回美国和加拿大。 传递关于时钟和太阳位置信息的四种神经机制只需要反转方向。
Shlizerman说：“当发生这种情况时，他们的指南针指向东北而不是西南。 “这是一个简单而强大的系统，可以解释这些一代又一代的蝴蝶是如何发生这种非凡的迁徙的。”
密歇根大学的Daniel Forger和马萨诸塞大学的James Phillips-Portillo是该研究的共同作者，该研究由国家科学基金会和华盛顿研究基金资助。
Sumber: University of Washington
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