Her sonbaharda kral(monark) kelebekleri Kanada ve ABD’den yola çıkarak Meksika’nın ortasındaki sıcak Rio Grande topraklarına doğru göç ederler. 3300 km’lik bu inanılmaz yolculukta yönlerini nasıl buldukları ise büyük bir gizemdi. İçgüdüsel olarak nesiller boyu devam ederler fakat, kral kelebeklerinin larvaları için besin kaynağı olan ipekotu azaldığından, sayılarında azalma kaydedildi. Bu üzücü habere rağmen araştırmacılar, kral kelebeklerinin yön belirlemesine yardım ederek, her sonbaharda güneybatıya uçmalarına yardımcı olan genetik pusulayı keşfettiklerini düşünüyorlar.
“Bu pusula iki bilgi parçasından oluşuyor, biri günün saati, diğeri ise ufuktaki güneşin pozisyonu sayesinde güneye yöneliyorlar, “diyor Washington Üniversitesi’nden Yrd. Doç. Dr. Eli Shlizerman
Daha önceki araştırmalarda kral kelebeğinin günün saatine ve güneşin lokasyonuna nasıl entegre olduğunu önceki araştırmalardan biliniyordu, fakat bilim insanları kelebeğin beyninin bu bilgiyi nasıl alıp işlediğini bilemiyordu. Shlizerman Uygulamalı Matematik Bölümü ve Elektrik Mühendisliği Bölümü’yle ortak çalışmalar yaparak kelebeğin pusulasının nasıl beyniyle organize ettiğini keşfetti.
Kelebekler güneşin pozisyonunu büyük kompleks gözleriyle belirleyebiliyor. Fakat yönü belirlemek için güneşin pozisyonunu belirlemek yetmiyor. Ayrıca her kelebek bu bilgiyi günün saatiyle birleştirerek nereye gideceğini bilmelidir. İnsanlar, kelebekler gibi pek çok canlı anahtar genlerde yer alan ritmik ifadeyle bir iç saate sahipler. Bu saat günlük fizyoloji ve davranışı sürdürmemizi sağlıyor. Kral kelebeğinde bu saat antenlerin merkezinde yer alıyor ve nöronlar yardımıyla beyne taşınıyor .
Daha öncesinde biyologlar kral kelebeğinin antenindeki bu ritmik şablonların iç saati nasıl kontrol ettiğini ve güneşin gökteki pozisyonunu nasıl çözdüğü üzerinde çalışmıştı. Massachusetts Üniversitesi’nde Steven Reppert dahil birkaç araştırmacıyla ortak çalışan, Shlizerman kelebeklerin anten sinirlerinden gelen sinyalleri kaydederek, beyinden aktarılan saat bilgisini ve gözlerden gelen ışık bilgisini inceledi.
“Bu bilgiyi kullanarak bir model yarattık- anten ve gözlerden beyne yollanan bilgiyi nasıl yolladığına dair. Bu modeldeki hedefimiz beyinde çalışabilecek kontrol mekanizması tipini bulmak ve sonra modelimizin güneybatı yönünde navigasyonu sağlayabileceğini sorduk,” diyor Shlizerman.
Bu modelde iki nöral mekanizma var; saat genlerinden gelen ; biri inhibitör diğer uyarıcı kontrollü antenden gelen sinyaller yer alıyor. Bu model gözlerden gelen güneş tabanlı sinyallere benzer bir sistem benziyor. İşte bu kontrol mekanizmalarındaki denge kelebeğin güney batı yönünde gitmesine yardımcı olabiliyor.
İşte bu modele dayanarak , kelebeklerin yaptığı rota düzeltmeleri esnasında basitçe tekrar aynı rotaya girmediğini gösterdi. Bu model gerçekten eşsiz bir özelliğe sahip, ayrım noktasında kelebeğin nasıl sağa veya sola yönlenerek güneybatıya yönlendiği belirtiliyor.
“Kral kelebeğinin görüş alanındaki bu lokasyon noktası gün boyu değişir. Bizim modelimiz kelebeğin yolunu güneybatıya doğru rota doğrulaması yaparken, bu noktayı geçmeyeceğini öngörüyor,” Shlizerman .
Simülasyonlar ; kral kelebeğinin rüzgarlar ve engeller nedeniyle rotasından saptığını,hangi yöne giderse gitsin ayrım noktasını geçmeden yine yoluna döndürdüğünü gösterdi
Yine de araştırmacıların modelini onaylamak için kelebeğin beyin anatomisini,fizyolojisi ve davranışlarıyla paralel olduğunu onaylamak gerekebilir. Bu aşamaya kadar bu modelde ayrım noktası gibi yapılan yaklaşımların , gözlenen davranışlarla uyumlu olduğu görülüyor.
“Kral kelebekleriyle günün farklı saatlerinden yapılan deneylerde, bu yön düzeltmelerine dönmelerinin çok uzun, yavaş veya dolambaçlı olduğunu görürsünüz. Bu gibi durumlarda onlar kısa bir dönüş yapamazlar çünkü ayrım noktasıyla kesişmeyi gerektirecektir,” diyor Shlizerman.
Araştırmacıların modeli, kral kelebeklerinin neden baharda kuzeydoğuya ABD ve Kanada’ya döndüğüne dair basit bir açıklama da getiriyor. 4 nöral mekanizma sayesinde saat ve güneşin pozisyonu hakkında bilgi edinerek, basitçe ters yönde hareket etmeleri gerekiyor.
“İşte bu gerçekleştiğinde pusula güneybatı yerine kuzey doğuyu göstermeye başlıyor. İşte bu basit ve sağlam sistem kelebeklerin nasıl nesilden nesile bu kayda değer göçü gerçekleştiğini açıklıyor,”diyor Shlizerman.
Kaynak : https://www.sciencedaily.com/releases/2016/04/160414143908.htm
Referans :
- Eli Shlizerman, James Phillips-Portillo, Daniel B. Forger, Steven M. Reppert. Neural Integration Underlying a Time-Compensated Sun Compass in the Migratory Monarch Butterfly. Cell Reports, 2016 DOI:10.1016/j.celrep.2016.03.057
