Каждую осень, миллионы крыла бабочек Монархов это от их мест рождения в восточной Северной Америке к маленькому зимнему отступлению в горах центральной Мексики. Ученые долго озадачивали в том, как насекомые проводят незнакомую поездку, которая может охватить до 3 000 километров. Теперь исследователи выставили винтики и механизмы, заставляющие биологические часы монарха тикать, хронометрируя это они говорят, необходимо для успешной движущейся на юг навигации.
Ученые полагают, что монархи следуют за солнцем как компас. Но это легче сказать чем сделать. Поскольку солнце появляется к взлету и падению каждый день, насекомые должны постоянно приспосабливаться к его движениям, чтобы они быстро не заблудились. В 2003 Стивен Репперт, нейробиолог в Медицинской школе Массачусетского университета в Вустере, показал, что бабочки используют внутренние часы, чтобы помочь им полететь в правильном направлении (ScienceNOW, 22 мая 2003).
В паре новых исследований Reppert и его коллеги предполагают, что связь между часами и компасом полагается на светопоглощающие протеины, названные cryptochromes. Сначала обнаруженный на растениях, cryptochromes помогают синхронизировать внутренние часы – или циркадный ритм – у мух и мышей (Наука, 27 ноября 1998, p. 1628).
После сборки базы данных выраженных признаков последовательности – короткие последовательности ДНК, которые могут использоваться для идентификации гена, выраженного в клетке в установленный срок – Репперт и его коллеги, определили местонахождение двух семей cryptochromes в монархе. Это необычно, Репперт отмечает, потому что у других изученных существ есть только один тип cryptochrome. Далее молекулярный анализ показал, что у монархов есть и подобный мухе cryptochrome (CRY1), который абсорбирует свет для урегулирования внутренних часов и мышеподобного cryptochrome (CRY2), который сохраняет управление часов. «Это изменяется, как мы думаем, что молекулярные часы могут быть соединены», говорит Репперт. К тому же, он отмечает, часы монарха могут представлять часы, которые наследственны и мухам и мышам, которые подразумевали бы, что эти существа каждый потерял один из cryptochrome генов. Если это так, изучение механики часов монарха могло дать важные представления о как такие развитые часы.
Reppert и коллеги также нашли, что уровни CRY2 ежедневно колеблются в части мозга монарха, ответственного за следующий солнце как компас. Протеин мог бы помочь часам говорить с компасом и поэтому дать бабочкам их подшипники во время долгого путешествия. Бригада представляет результаты базы данных завтра в PLoS ОДИН и описывает роль cryptochromes в часах бабочки сегодня в Биологии PLoS.
Джин Робинсон, нейробиолог в Университете Иллинойса, Равнине Урбаны, говорит, что исследование обеспечивает основание для предложения, что cryptochrome соединяет циркадные часы с компасом солнца. Однако, Орли «Чип» Тейлор младший, эколог насекомого в университете Канзаса, Лоуренсе, говорит, что работа делает мало для объяснения навигации. Для добираний до Мексики монархи, приезжающие из Нью-Йорка, Техаса, или Айовы, например, должны были бы следовать за различными подшипниками и начать их поездки в разное время. Это трудно урегулировать с specieswide часами, отмечает он. «Мы – длинный путь от понимания этого», говорит Тейлор.