MATEMÁTICA EXPLICA COMO SE ORIENTA A BORBOLETA MONARCA

Cientistas americanos descobriram como borboletas monarcas são orientadas na migração mais longa entre os insetos.

Fotografia de uma borboleta monarca. Crédito: David R. Weaver

Fotografia de uma borboleta monarca.
Crédito: David R. Weaver

No final do outono, as borboletas monarcas (Danaus archippus ou Danaus plexippus) empreendem a viagem mais longa de sua vida. Esses insetos são geneticamente programados para voar mais de 3.000 quilômetros a sudoeste do leste da América do Norte para o centro do México, onde enfrentam o inverno. Na primavera, executam a rota reversa, para o nordeste. Para navegar sem se desorientar-se fazem uso da bússola solar de tempo compensando a hora do dia e a posição do sol.

“Borboletas-monarca usam uma bússola solar para a migração, mas a posição do sol não é suficiente para determinar a direção certa. Elas precisam combinar informações com a hora do dia para saber para onde ir”, diz Eli Shlizerman, autor principal de um estudo publicado na Cell Reports e cientista da Universidade de Washington, em Seattle (EUA).

Estudos anteriores demonstraram a capacidade desses insetos de viajar milhares de quilômetros guiados pela luz e a posição do sol. No entanto, até agora os cientistas não entendem como o cérebro das borboletas monarca recebem e processa esta informação.

“Apesar de seus enormes e complexos olhos lhes permitirem tomar o sol como uma referência e as antenas como um mecanismo molecular de timing, não entendemos como esse relógio interno e a bússola sol está conectado de modo que seu comportamento de vôo seja orientado”, diz Steven Reppert, co-autor e neurocientista da Universidade de Massachusetts Medical School (EUA).

Para resolver este problema neurológico, a equipe dos EUA, liderado pela Universidade de Washington, ele criou um modelo matemático que reproduz os cálculos internos de animais para descobrir como os dados da sua bússola estão neurologicamente conectados.

A migração da Monarch é único. Viajando de longa distância em grandes números. Crédito: Monarch Assista

A migração das monarcas é única. Viajando a longas distâncias em grandes números. Crédito: Monarch Watch

A referência no seu campo

Shlizerman, pelo matemático na Universidade de Michigan, David Forger, eles desenvolveram uma série de equações para monitorar a atividade neural de borboletas.

Depois de estimar as taxas de disparo de neurônios localizados nas antenas e os olhos, pesquisadores analisaram a maneira pela qual essas células do sistema nervoso propagam impulsos nervosos e podem interagir com eles em um modelo simplificado.

Então eles criaram equações que indicam se um ângulo de vôo particular está correto ou se a borboleta precisa ir para a esquerda ou direita para seguir a direção sudoeste ou nordeste, quando elas retornam para o Canadá na primavera. O modelo final previu o comportamento real dos insetos orientando-se em um simulador de vôo em diferentes momentos do dia. Assim, foi possível reproduzir todo o comportamento de vôo das monarcas.

“A principal conclusão do estudo foi a existência de um separador de ângulo no campo visual da monarca”, que lhe permite mudar de posição ao longo do dia e verificar a referência para fazer uma rotação completa ou uma re-orientação” explicaram os autores. Este recurso permite controlar se a virar à direita para a esquerda ou para seguir o seu curso. Veja aqui o vídeo.

Se este ângulo é estreito, perto do sol, qualquer desconforto mínimo em seu voo – uma rajada de vento, por exemplo – poderia forçá-lo a girar-se várias vezes até ser re-orientada para o sudoeste. Se o ângulo for grande, com o sol e a rotação oposta, a borboleta pode ser dirigida de forma eficiente para a esquerda ou para a direita para corrigir a sua rota com pequenas alterações.

“A coisa mais importante agora é definir o que descreve o modelo em termos biológicos. Pode-se usar esses parâmetros para dissecar os circuitos envolvidos na navegação estas borboletas”, diz Reppert.

Fonte: Scientific American Spanol

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