A cada outono, as borboletas monarca em todo o Canadá e os Estados Unidos viram suas asas coloridas em direção ao Rio Grande e migram mais de 2,000 milhas para o calor relativo do centro do México.

A jornada, repetida instintivamente por gerações de monarcas, continua mesmo quando o seu número caiu devido à perda de sua única fonte de alimento larval - a serralha. Agora, os cientistas acham que eles descobriram o segredo dos monarcas de bússola internos, codificados geneticamente, usados ​​para determinar a direção sudoeste que deveriam voar a cada outono.

"Sua bússola integra duas informações - a hora do dia e a posição do sol no horizonte - para encontrar a direção ao sul", diz Eli Shlizerman, professora assistente da Universidade de Washington, que tem consultas conjuntas na matemática aplicada e departamentos de engenharia elétrica.

Embora a natureza da capacidade da borboleta monarca de integrar a hora do dia e a localização do sol no céu seja conhecida de pesquisas anteriores, os cientistas nunca entenderam como o cérebro do monarca recebe e processa essa informação. Para o estudo, os pesquisadores quiseram modelar bússola do monarca é organizado dentro de seu cérebro.

"Queríamos entender como o monarca está processando esses diferentes tipos de informação para produzir esse comportamento constante - voando para o sudoeste a cada outono", diz Shlizerman.

As monarcas usam seus olhos grandes e complexos para monitorar a posição do sol no céu. Mas a posição do sol não é suficiente para determinar a direção. Cada borboleta também deve combinar essas informações com a hora do dia para saber para onde ir. Felizmente, como a maioria dos animais, incluindo humanos, os monarcas possuem um relógio interno baseado na expressão rítmica de genes-chave.

Este relógio mantém um padrão diário de fisiologia e comportamento. Na borboleta monarca, o relógio está centrado nas antenas e sua informação viaja através dos neurônios até o cérebro.

Os biólogos estudaram anteriormente os padrões rítmicos nas antenas monarcas que controlam o relógio interno, e também como seus olhos compostos decifram a posição do sol no céu. Para o estudo, publicado na revista Cell ReportsPesquisadores registraram sinais de antenas nervosas em monarcas enquanto transmitiam informações do relógio para o cérebro, bem como informações de luz dos olhos.

O caminho mais curto não é o melhor

"Criamos um modelo que incorporou essa informação - como as antenas e os olhos enviam essas informações para o cérebro", diz Shlizerman. "Nosso objetivo era modelar o tipo de mecanismo de controle que estaria funcionando no cérebro e, em seguida, perguntamos se nosso modelo poderia garantir uma navegação sustentada na direção sudoeste".

Em seu modelo, dois mecanismos neurais - um inibitório e um excitatório - controlavam os sinais dos genes do relógio nas antenas. Seu modelo tinha um sistema similar para discernir a posição do sol com base nos sinais dos olhos. O equilíbrio entre esses mecanismos de controle ajudaria o cérebro monarca a decifrar qual direção era sudoeste.

Com base em seu modelo, também parece que, ao fazer correções de curso, os monarcas simplesmente não tomam o rumo mais curto para voltar à rota. Seu modelo inclui um recurso exclusivo - um ponto de separação que controlaria se o monarca virava para a direita ou para a esquerda na direção sudoeste.

"A localização deste ponto no campo visual da borboleta monarca muda ao longo do dia", diz Shlizerman. "E nosso modelo prevê que o monarca não irá cruzar este ponto quando fizer uma correção de curso para voltar para o sudoeste."

Com base em suas simulações, se um monarca sair do curso devido a uma rajada de vento ou objeto em seu caminho, ele irá girar em qualquer direção que não exija que ele cruze o ponto de separação.

Estudos adicionais precisariam confirmar se o modelo dos pesquisadores é consistente com a anatomia, a fisiologia e o comportamento do cérebro da borboleta-monarca. Até agora, aspectos de seu modelo, como o ponto de separação, parecem consistentes com os comportamentos observados.

"Em experimentos com monarcas em diferentes momentos do dia, você vê ocasiões em que suas correções nas correções do curso são anormalmente longas, lentas ou sinuosas", diz Shlizerman. "Estes poderiam ser casos em que eles não podem fazer um turno mais curto, porque seria necessário atravessar o ponto de separação".

Seu modelo também sugere uma explicação simples sobre por que as borboletas monarcas são capazes de reverter o curso na primavera e voltar para o nordeste dos Estados Unidos e Canadá. Os quatro mecanismos neurais que transmitem informações sobre o relógio e a posição do sol precisariam apenas inverter a direção.

"E quando isso acontece, a bússola aponta para o nordeste em vez de para o sudoeste", diz Shlizerman. "É um sistema simples e robusto para explicar como essas borboletas - geração após geração - fazem essa migração notável".

Daniel Forger, da Universidade de Michigan, e James Phillips-Portillo, da Universidade de Massachusetts, são co-autores do estudo, financiado pela National Science Foundation e pelo Washington Research Fund.

Fonte: Universidade de Washington

{youtube}8Y073TkHVf0{/youtube}

Livros relacionados

at InnerSelf Market e Amazon