Para peneliti mengatakan mereka telah memecahkan rahasia kompas internal kupu-kupu raja.
Foto: Monarch Watch
Setiap tahun, kupu-kupu raja di Kanada dan Amerika Serikat bermigrasi lebih dari 2.000 mil (3.220 km) ke kehangatan relatif Meksiko tengah, dan kemudian kembali ke utara lagi di musim semi.
Perjalanan itu, yang diulangi secara naluriah dari generasi ke generasi, terus berlanjut bahkan ketika jumlah mereka merosot karena kehilangan satu-satunya sumber makanan larva mereka — gulma. Sekarang para ilmuwan berpikir mereka telah memecahkan rahasia internal, kompas yang digunakan para raja kompas untuk menentukan arah barat daya yang harus mereka terbangi setiap musim gugur. Studi mereka dipublikasikan di jurnal Laporan Sel pada 14 April 2016.
Peneliti Eli Shlizerman adalah asisten profesor di Universitas Washington. Dia mengatakan dalam sebuah pernyataan:
Kompas mereka mengintegrasikan dua informasi - waktu hari dan posisi matahari di cakrawala - untuk menemukan arah selatan.
Foto: Wikimedia
Sementara sifat dari kemampuan kupu-kupu raja untuk mengintegrasikan waktu hari dan lokasi matahari di langit diketahui dari penelitian sebelumnya, para ilmuwan tidak pernah mengerti bagaimana otak raja menerima dan memproses informasi ini. Untuk penelitian ini, para peneliti ingin membuat model bagaimana kompas raja diatur dalam otaknya.
Para raja menggunakan mata mereka yang besar dan rumit untuk memantau posisi matahari di langit. Tetapi posisi matahari tidak cukup untuk menentukan arah. Setiap kupu-kupu juga harus menggabungkan informasi itu dengan waktu hari untuk mengetahui ke mana harus pergi. Untungnya, seperti kebanyakan hewan - termasuk manusia - raja memiliki jam internal yang didasarkan pada ekspresi ritme gen kunci.
Jam ini mempertahankan pola fisiologi dan perilaku sehari-hari. Pada kupu-kupu raja, jam berada di tengah antena, dan informasinya bergerak melalui neuron ke otak.
Ahli biologi sebelumnya telah mempelajari pola ritmis dalam antena raja yang mengontrol jam internal, serta bagaimana mata majemuk mereka menguraikan posisi matahari di langit. Untuk penelitian ini, para peneliti merekam sinyal dari saraf antena di raja ketika mereka mentransmisikan informasi jam ke otak serta informasi ringan dari mata. Shlizerman berkata:
Kami menciptakan model yang memasukkan informasi ini - bagaimana antena dan informasi ini ke otak. Tujuan kami adalah untuk memodelkan jenis mekanisme kontrol apa yang akan bekerja di dalam otak, dan kemudian bertanya apakah model kami dapat menjamin navigasi berkelanjutan ke arah barat daya.
Para peneliti memodelkan bagaimana otak raja mengintegrasikan waktu hari dengan posisi matahari di langit. Gambar: Eli Shlizerman
Dalam model mereka, dua mekanisme saraf - satu penghambat dan satu rangsang - sinyal dikontrol dari gen jam di antena. Model mereka memiliki sistem yang sama untuk membedakan posisi matahari berdasarkan sinyal dari mata. Keseimbangan antara mekanisme kontrol ini akan membantu otak raja menguraikan arah mana yang berada di barat daya.
Berdasarkan model mereka, juga terlihat bahwa ketika membuat koreksi kursus, para raja tidak hanya mengambil belokan terpendek untuk kembali ke rute. Model mereka termasuk fitur unik - yang disebut titik pemisahan yang akan mengendalikan apakah raja berbelok ke kanan atau ke kiri untuk menuju ke arah barat daya. Shlizerman berkata:
Lokasi titik ini di bidang visual kupu-kupu raja berubah sepanjang hari. Dan model kami memperkirakan bahwa raja tidak akan melewati titik ini ketika melakukan koreksi arah untuk kembali ke barat daya.
Berdasarkan simulasi mereka, jika seorang raja keluar dari jalurnya karena hembusan angin atau objek di jalurnya, itu akan berubah ke arah mana pun yang tidak mengharuskannya untuk melewati titik pemisahan. Shlizerman berkata:
Dalam eksperimen dengan raja di waktu yang berbeda dalam sehari, Anda memang melihat kesempatan di mana belokannya dalam koreksi tentu saja luar biasa panjang, lambat, atau berkelok-kelok, "" Ini bisa menjadi kasus di mana mereka tidak dapat melakukan belokan yang lebih pendek karena akan memerlukan persimpangan titik pemisahan.
Model mereka juga menunjukkan penjelasan sederhana mengapa kupu-kupu raja dapat membalik arah di musim semi dan kembali ke timur laut ke Amerika Serikat dan Kanada. Empat mekanisme saraf yang mengirimkan informasi tentang jam dan posisi matahari hanya perlu membalikkan arah.