Flyver op til 1000 km: Natsværmere bruger nattehimlens stjernekompas

Hvert forår bryder Australiens ikoniske bogong-natsværmere op fra de steder i det sydøstlige Australien, hvor de er kommet til verden og sætter kursen mod en ganske specifik destination, hvor de aldrig har været før: nogle mørke og kølige sprækker og huler i Sydaustraliens Snowy Mountains.

Her tilbringer de sommermånederne, inden de om efteråret flyver tilbage for at formere sig og dø. Når foråret kommer, gentager det hele sig. Hver gang begiver ca. fire millioner bogong-natsværmere sig ud på den op til 1000 km lange rejse.

I et nyt studie, publiceret i Nature, viser et internationalt forskerhold, at bogong-natsværmerne bruger stjernebilleder og Mælkevejen til at navigere, når de tilbagelægger de mange hundrede kilometer under deres årlige migration. Dermed bliver de det første kendte hvirvelløse dyr, der benytter sig af et stjernekompas til langdistancerejser.

Hjernen vejer ikke mere end et knappenålshoved

Forskerne er fra universitetet i Lund i Sverige, Australian National University, University of South Australia og Syddansk Universitet, hvorfra postdoc Jingjing Xu fra Institut for Biokemi og Molekylær Biologi har deltaget. Hun forsker også i, hvordan den europæiske sangfugl, rødhalsen, finder vej mellem Danmark og Afrika ved hjælp af et magnetisk kompas.

- Bogong-natsværmeren er et lille insekt med en hjerne, der er lettere end et knappenålshoved. Så hvordan kan den navigere så nøjagtigt om natten, når den begiver sig afsted mod et mål, hvor den aldrig har været før? Det er jeg fascineret af, siger hun og tilføjer: 

- Nattehimlen over Australiens Snowy Mountains var enorm og simpelthen betagende. Da jeg stod der og kiggede op, blev jeg overvældet, og i det øjeblik gav det hele mening: hvorfor skulle insekter ikke kunne navigere efter stjernerne under en så klar og strålende Mælkevej?

Iflg. forskerne har det længe været kendt, at nogle fugle og endda mennesker kan bruge stjernerne til at navigere over lange afstande.

- Men det er første gang, at evnen påvises i et insekt, siger en af studiets ledende forskere, professor i zoologi ved Lunds Universitet, Eric Warrant, i en fælles pressemeddelelse.

For at finde ud af, hvordan bogong-natsværmerne klarer den lange rejse uden at fare vild, satte forskerne en række eksperimenter op. De brugte bl.a. avancerede flyvesimulatorer og hjernemålinger i kontrollerede, magnetisk neutrale omgivelser. De forskellige set-ups havde til formål at undersøge, hvordan natsværmerne orienterer sig under forskellige himmel-scenarier.

Når stjernerne er skjult af skyer

Når de blev præsenteret for en naturlig stjernehimmel uden magnetfelt, fløj de konsekvent i den rigtige retning – det vil sige sydpå om foråret og nordpå om efteråret. Når stjernerne blev vendt 180 grader, vendte natsværmerne med. Men når stjernerne blev forvrænget, forsvandt deres orienteringsevne.

- Det beviser, at de ikke bare flyver mod det klareste lys eller følger et simpelt visuelt signal. De aflæser specifikke mønstre på nattehimlen for at bestemme en geografisk retning, ligesom trækfugle gør, siger Eric Warrant.

Men hvad så, når stjernerne på himlen bliver skjult af skyer? Ja, så holder natsværmerne retningen, og de gør det alene ved hjælp af Jordens magnetfelt. De bruger altså en slags dobbelt kompassystem til at sikre pålidelig navigation.

Den neurologiske baggrund

Forskerholdet undersøgte den neurologiske baggrund for den træfsikre navigation og fandt ud af, at der i natsværmernes hjerne findes nogle specialiserede celler, der registrerer placeringen af himlens stjerner. De celler sidder i de dele af hjernen, der styrer navigation, og de aktiveres kraftigst, når natsværmerne vender mod syd.

Jingjing Xu forsker også i rødhalsens navigations-evner. Her arbejder hun på at belyse, hvilke neurobiologiske og molekylære mekanismer, der bliver bragt i spil, når en rødkælk navigerer efter sit indre magnetiske kompas.

I sin forskning har hun sammen med kolleger opdaget et helt særligt, magnetisk sensitivt protein, der hedder cryptochrome 4a. Det sidder i nethinden på rødkælke, der trækker om natten ( Xu et al., Nature 2021). I øjeblikket er Xu i gang med at udforske magneto-sensitive proteinnetværk i nethindens neuroner.

Måske også flagermus, fisk og myrer

Dette protein, mener forskerne, spiller en central rolle i fuglenes evne til at sanse Jordens magnetfelt. Processen antages at være afhængig af kvantemekaniske interaktioner, som forskerne kalder ”the radical pair mechanism”. Hvis forskerne har ret, er fugles magnetoreception et sjældent og fascinerende eksempel på kvantebiologi i praksis.

Hvis evolutionen virkelig har skabt et kvantekompas i fugle, rejser det et spændende spørgsmål: Kan andre dyr, der navigerer om natten, have et lignede system? Efter sit arbejde med fugle vil Xu nu gerne fortsætte med at udforske det.

I øjeblikket er dyr som flagermus, fisk, myrer og muldvarpegnavere ved at blive undersøgt for, om de har evnerne.