کشف راز قطب‌نمای درونی پروانه‌های شهریار

همشهری آنلاین نوشت: پروانه‌های شهریار را تنها نمی‌توان حشراتی زیبا و ساده توصیف کرد، این پروانه‌ها گنجینه‌ای از شگفتی‌های زیستی هستند که کشف جدید نیز به شدت شگفتی‌های آنها افزوده‌است.



براساس گزارش ساینس‌دیلی، دانشمندان دانشگاه واشنگتن به تازگی توانسته‌اند راز قطب‌نمای درونی این پروانه‌ها را برملا سازند،‌اینکه چطور این حشرات کوچک می‌توانند هزاران کیلومتر مسافت را پرواز کرده و بدون اینکه مسیر را گم کنند، از آمریکا به کانادا و مکزیک بروند. به گفته دانشمندان ساختاری قطب‌نما مانند به این حشرات در مسیر‌یابی کمک می‌کند. پروانه‌های شهریار تنها حشراتی در جهان هستند که سالانه چنین مسافت طولانی را پرواز کرده و از کشوری به کشور دیگر مهاجرت می‌کنند.

نورون‌های آزیموث در چشم‌ این حشرات موقعیت خورشید را دنبال می‌کنند، اما برای اینکه بتوان با کمک خورشید مسیر‌یابی کرد، حشرات باید بدانند که در چه زمانی از روز پرواز می‌کنند، صبح (خورشید در سمت شرق قرار دارد) یا عصر (خورشید در سمت غرب قرار دارد).

محققان دریافتند پروانه‌ها این دو قابلیت را در شاخک‌هایشان متمرکز کرده‌اند و از نورون‌هایی درون شاخک‌هایشان برخوردارند که عملکردی مانند ساعت دارد. اما آنچه تاکنون مشخص نبود،‌ نحوه ارتباط میان ساعت و قطب‌نمای خورشیدی بوده‌است. از این رو دانشمندان تصمیم گرفتند مکانیزم کنترلی پروانه‌ها را مدلسازی کنند تا دریابند با کمک آن می‌توان پروانه‌ها را به سوی جنوب غرب هدایت کرد یا خیر. در این مدل چگونگی ارسال اطلاعات از سوی شاخک‌ها و چشم‌ها به سوی مغز پروانه مورد بررسی قرار گرفت تا مکانیزم کنترل کننده مغزی پروانه‌ها شناسایی شود. پس از محاسبه فعالیت‌های نورونی درون شاخک و چشم‌ پروانه‌ها، دانشمندان تعداد نورون‌هایی که با یکدیگر در ارتباط بودند را به مدل ساده‌سازی شده‌ای تعمیم دادند. پس از آن معادله‌ای ایجاد کردند که درستی درجه پرواز پروانه‌ها و یا نیاز به چرخش به سمت چپ یا راست برای رسیدن به جنوب غرب را مشخص می‌کرد. با استفاده از این مدل دانشمندان توانستند رفتار پروانه‌ها را بررسی کنند.

براساس این مدل، تعادل میان مکانیزم‌های عصبی می‌تواند به مغز پروانه‌ها در رمز‌گشایی از جهت درست کمک کند. همچنین طی دوره‌های تصحیح جهت،‌ پروانه‌ها سریع‌ترین راه برای بازگشتن به مسیر اصلی را انتخاب نمی‌کنند. این پروانه‌ها در میدان دید خود از محدوده‌ای به نام نقطه جداسازی برخوردارند که موقعیت آن نسبت به ساعت روز تغییر می‌کند و پروانه‌ها در مسیر اصلاح جهت خود هرگز از این نقطه عبور نمی‌کنند. به این شکل اگر باد باعث شود پروانهای از مسیرش خارج شود، از جهت‌هایی به مسیر بازخواهد گشت که برای حرکت در آنها به عبور از روی نقطه جداسازی نیازی نباشد.

براساس داده‌های به دست آمده دانشمندان توانستند قطب‌نمای درونی پروانه‌ها را که از آن برای جهت‌یابی استفاده می‌کنند، بازسازی کنند. محققان امیدوارند بتوانند با استفاده از این داده‌ها پروانه شهریار روباتیکی بسازند که از توانایی دنبال کردن روند مهاجرت این پروانه‌ها برخوردار باشد.