Setiap musim gugur, rama-rama raja di Kanada dan Amerika Syarikat memusingkan sayap berwarna ke arah Rio Grande dan berhijrah lebih dari 2,000 batu ke kehangatan relatif Mexico tengah.

Perjalanan yang secara naluriah diteruskan oleh generasi raja, berterusan walaupun jumlah mereka telah berkurang disebabkan oleh kehilangan sumber makanan larva tunggal mereka. Sekarang para saintis berpendapat bahawa mereka telah memecahkan rahsia penggunaan raja kompas dalaman yang dikodkan secara genetik untuk menentukan arah barat daya yang mereka harus terbang setiap musim gugur.

"Kompas mereka mengintegrasikan dua maklumat - masa siang dan kedudukan matahari di cakrawala - untuk mencari arah selatan," kata Eli Shlizerman, pembantu profesor di University of Washington, yang mempunyai temu janji bersama dalam matematik yang diterapkan dan jabatan kejuruteraan elektrik.

Walaupun sifat rama-rama permaisuri raja untuk mengintegrasikan waktu siang dan lokasi matahari di langit diketahui dari penyelidikan terdahulu, saintis tidak pernah memahami bagaimana otak raja menerima dan memproses maklumat ini. Untuk kajian ini, para penyelidik ingin memodelkan bagaimana kompas raja dianjurkan di dalam otaknya.

"Kami mahu memahami bagaimana raja memproses pelbagai jenis maklumat ini untuk menghasilkan kelakuan berterusan ini yang terbang ke arah barat daya setiap musim gugur," kata Shlizerman.

Raja-raja menggunakan mata mereka yang besar dan kompleks untuk memantau kedudukan matahari di langit. Tetapi kedudukan matahari tidak mencukupi untuk menentukan arah. Setiap rama-rama juga mesti menggabungkan maklumat tersebut dengan masa untuk mengetahui ke mana hendak pergi. Mujurlah, seperti kebanyakan haiwan termasuk manusia, raja mempunyai jam dalaman berdasarkan ungkapan berirama gen utama.

Jam ini mengekalkan corak fisiologi harian dan tingkah laku. Dalam rama-rama raja, jam itu berpusat di antena, dan maklumatnya bergerak melalui neuron ke otak.

Para ahli biologi sebelum ini mengkaji corak irama di antena raja yang mengawal jam dalaman, serta bagaimana mata kompaun mereka menguraikan kedudukan matahari di langit. Untuk kajian ini, yang diterbitkan dalam jurnal Laporan sel, penyelidik mencatatkan isyarat dari saraf antena di raja kerana mereka menyampaikan maklumat jam ke otak serta maklumat cahaya dari mata.

Laluan paling pendek bukan yang terbaik

"Kami mencipta model yang memasukkan maklumat ini-bagaimana antena dan mata menghantar maklumat ini ke otak," kata Shlizerman. "Matlamat kami adalah untuk model apa jenis mekanisme kawalan yang akan berfungsi di dalam otak, dan kemudian bertanya sama ada model kami dapat menjamin navigasi yang berterusan di arah barat daya."

Dalam model mereka, dua mekanisme saraf-satu yang menghambat dan satu isyarat yang terkawal dari gen jam dalam antena. Model mereka mempunyai sistem yang sama untuk membezakan kedudukan matahari berdasarkan isyarat dari mata. Keseimbangan di antara mekanisme kawalan ini akan membantu otak monarch mentafsirkan arah mana barat daya.

Berdasarkan model mereka, juga kelihatan bahawa apabila membuat koreksi kursus raja tidak hanya mengambil giliran terpendek untuk kembali ke laluan. Model mereka termasuk ciri unik-titik pemisahan yang akan mengawal sama ada raja itu berpaling ke kanan atau ke kiri menuju ke arah barat daya.

"Lokasi titik ini dalam bidang visual rama-rama monarch sepanjang hari," kata Shlizerman. "Dan model kami meramalkan bahawa raja tidak akan menyeberangi titik ini ketika ia membuat pembetulan jalan menuju ke barat daya."

Berdasarkan simulasi mereka, jika seorang raja turun padang disebabkan oleh angin atau objek di jalannya, ia akan mengubah arah yang mana tidak akan memerlukannya menyeberangi titik pemisahan.

Kajian tambahan perlu mengesahkan sama ada model penyelidik adalah konsisten dengan anatomi, fisiologi, dan kelakuan otak rama-rama monarch. Setakat ini, aspek model mereka, seperti titik pemisahan, seolah-olah selaras dengan tingkah laku yang diamalkan.

"Dalam percubaan dengan raja di waktu yang berbeza hari ini, anda melihat keadaan di mana perubahannya dalam pembetulan kursus adalah luar biasa panjang, perlahan, atau berkelok-kelok," kata Shlizerman. "Ini boleh menjadi kes di mana mereka tidak dapat melakukan giliran yang lebih pendek kerana ia memerlukan melintasi titik pemisahan."

Model mereka juga mencadangkan penjelasan ringkas mengapa rama-rama raja dapat berbalik arah di musim bunga dan menuju timur laut kembali ke Amerika Syarikat dan Kanada. Mekanisme neural empat yang menghantar maklumat tentang jam dan kedudukan matahari hanya perlu membalik arah.

"Dan apabila itu berlaku, kompas mereka menunjukkan timur laut bukannya barat daya," kata Shlizerman. "Ia adalah satu sistem yang mudah dan teguh untuk menjelaskan bagaimana generasi kupu-kupu ini selepas generasi-menjadikan penghijrahan yang luar biasa ini."

Daniel Forger di University of Michigan dan James Phillips-Portillo di University of Massachusetts adalah coauthors of the study, yang dibiayai oleh National Science Foundation dan Washington Research Fund.

sumber: Universiti Washington

{youtube}8Y073TkHVf0{/youtube}

Buku-buku yang berkaitan

at InnerSelf Market dan Amazon