迁徙的飞蛾能读懂星星

博贡蛾于2021年被列入濒危物种名单。  致谢：uux.cn/Ajay Narendra博士（澳大利亚麦考瑞大学）

（神秘的地球uux.cn）据《大众科学》（劳伦·勒弗）：想象一下，从你所知道的唯一的家旅行600多英里，到达一个你从未去过的山脊。现在是晚上，完全黑暗，你没有地图、GPS、指南针或六分仪来指引你。你能做到吗？

如果你是一只博贡蛾（Agrotis infusa），这段史诗般的旅程将是你生命周期的标准部分。事实上，你一年内会做两次。这种濒危的、单调的米色夜行性昆虫从内陆飞过澳大利亚东南角，飞到靠近海岸的澳大利亚阿尔卑斯山的洞穴，在那里它们撤退以躲避夏季的炎热。在春季迁徙期间，刚孵化和新成熟的飞蛾从它们出生的繁殖地移动到遥远、陌生的洞穴。秋天，在洞穴墙壁上度过数月的休眠期后，它们会逆流而上。 

尽管它们的大脑比一粒米还小，眼睛也很小，但它们还是成功地击中了地理目标。一项新的研究提供了如何实现的见解。根据6月18日发表在《自然》杂志上的一项研究，博贡蛾利用夜空作为导航辅助，跟随星星。除了像许多迁徙物种一样受到地球磁场的引导外，恒星还为昆虫提供了一个备用的“恒星指南针”来照亮道路。 

博贡蛾在澳大利亚发现，每年迁徙两次。致谢：uux.cn/Ajay Narendra博士（澳大利亚麦考瑞大学）

众所周知，鸟类和人类都能在恒星间导航。2024年的一项研究甚至表明，蜣螂依靠银河系来帮助它们在短距离内保持直线。但北卡罗来纳大学的生物学家Kenneth Lohmann没有参与这项研究，他说，新的发现代表了无脊椎动物首次被证明可以利用天空来指导长距离迁徙。洛曼研究海龟和鲑鱼等动物海洋迁徙者，并撰写了一篇与这项新研究同时发表的观点文章。“我非常喜欢（这项研究），所以我主动提出写一个观点，”他告诉大众科学》。“我发现一种大脑非常小的昆虫能够完成这些惊人的导航任务，这很了不起……研究结果强烈表明，飞蛾继承了利用恒星引导自己的能力。”

夏季在高山洞穴中捕食飞蛾（洞穴壁每平方米约有17000只飞蛾，每个洞穴中有数百万只飞蛾）。致谢：uux.cn/Eric Warrant。

研究合著者、瑞典隆德大学的神经生物学家埃里克·库特尔告诉大众科学》，对于人类来说，蛾的旅程“相当于绕地球两周，除了你自己的感官之外没有任何仪器”。他说，飞蛾能够进行如此精确的旅行“让我感到敬畏”。 

这篇新论文建立在2018年的研究基础上，Warrant和许多同事发现飞蛾依靠地球的磁场来引导它们，并结合一些未知的视觉线索。现在我们知道线索是什么了：星星。

为了分析天空对蛾类寻路的重要性，研究小组首先在捕获的数十只昆虫的翅膀之间剃掉了一小块裸露的胸甲。“你必须去除鳞片，因为飞蛾是多毛的生物，”该研究的主要作者、隆德大学的神经生物学家David Dreyer说。然后，德雷尔和他的团队将钨丝粘在适当的位置，并将每只蛾（一次一只）拴在一个小型脚手架上，该脚手架每秒记录昆虫尝试飞行的方向和强度五次。 

在一项初步的对照实验中，他们在秋天收集了洞穴附近的迁徙蛾，并将每只拴着的蛾放在外面山顶上的一个透明塑料外壳里，夜空清晰可见，可以进入地球磁场。正如预期的那样，飞蛾将飞行方向定为西北偏北，即使被非自然地困在脚手架下，也会瞄准它们的繁殖地。 

除了上面的夜空投影外，科学家们还模拟了飞蛾下方随时移动的地面，这些地面会根据它们的方向而移动，以刺激飞行。致谢：uux.cn/Eric Warrant。

在随后的春季和秋季重复的实验中，他们将飞行模拟器搬到了室内，搬到了一个专门配备有屏蔽磁场装置的实验室。在那里，该团队对100多只飞蛾进行了测试。首先，他们在没有连贯磁导和视觉刺激的情况下，在黑色毡帐下记录了迁徙蛾的飞行方向。飞蛾完全迷失了方向，四处乱飞。 

然后，他们把毡帐篷做成类似于微型蛾大小的天文馆。科学家们在顶部添加了一个投影屏幕，并展示了实验时室外无月夜空的真实版本。当有了天空，但仍然没有磁性信息时，飞蛾绝大多数会根据季节朝着正确的迁徙方向飞行：秋季朝西北偏北，春季朝南。如果天空投影旋转，飞蛾会改变轨迹以匹配。Warrant说：“当我们知道没有其他线索时，我们把一只又一只的蛾放在天空下……它们一直朝着每年这个时候需要飞到的方向飞行，以到达目的地。”。“这太神奇了。”

当然，也有例外。Warrant解释说，一些飞蛾似乎被整个设置“完全吓坏了”。但所有昆虫“多次飞行”的平均轨迹与理论迁徙路径显著一致。 

在另外的测试中，飞蛾被展示了随机、混合的恒星投影，与实际的天空不符。他们再次迷失了方向，证实了宇宙提供关键视觉信号的假设。

最后，是时候进行昆虫神经外科手术了。研究人员将极薄的拉制玻璃和银线电极插入28只不同飞蛾大脑的三个区域的神经元中。“这就像把一根细针插进你的手臂，”Warrant说，让这个不可思议的小电极与单个蛾神经元的轴突接触。 

研究小组最初在向飞蛾展示天空投影的同时抑制了它们，并记录了随后的神经活动。当天空指示飞蛾朝向正确的迁徙方向时，与视觉、导航和转向相关的神经区域的电活动都达到了峰值。在另一个模拟中，向飞蛾展示了一个人工线索，旨在模仿从南半球看到的明亮银河的条形。仅凭这一线索，似乎就足以刺激类似的大脑反应。 

洛曼说：“这些实验是经过仔细控制和深思熟虑的。”。“我认为他们得出了非常明确的结果，”他补充道，这些恒星足以帮助博贡飞蛾进行迁徙。 

洛曼指出，大多数迁徙动物似乎依赖于几种感官线索来帮助它们的旅程。他说：“动物有不止一种方法来保持一致的头部是很常见的。”。例如，他研究的海龟不仅利用地球的磁场，还利用波浪的方向，甚至可能利用太阳。 

飞蛾也不例外。当你进行高风险的长途旅行时，使用辅助GPS是有意义的。云层会遮蔽天空，而太阳风暴和地球异常（如大型铁矿床）会扭曲地球的磁场。 

在一次实验中，一只蛾被拴在铁丝上飞行。致谢：uux.cn/Eric Warrant。

Warrant说：“无论出于什么原因，当一个人卡住时，有一个备用指南针是个好主意。”。“大自然比我们聪明得多，所以像这样进化两个指南针只会让一切变得更加坚固。”

然而，手里拿着两个指南针，困惑和问题仍然存在。目前尚不清楚导航神经回路是如何协同工作的，一种方向线索是否比另一种更重要，以及相对简单的动物如何解码复杂的视觉刺激。Warrant和Dreyer希望在后续研究中找出更多答案。 

希望飞蛾能存活足够长的时间，让我们揭开它们的天体秘密。该物种在2021年被列入濒危物种名单，此前它在大规模干旱中经历了99.5%的种群下降。