De migratie van monarchvlinders is fascinerend. Elk jaar trekken zij vanuit het oostelijk deel van Noord-Amerika naar een specifiek punt in centraal Mexico. Dit is een reis van ruim 3000 kilometer waarvoor zeer nauwkeurige navigatie nodig is. Wetenschappers bestuderen de migratie van de vlinders al vanaf het eind van de jaren ’70. Sindsdien is ontdekt dat de insecten, zoals wel meer dieren, de positie van de zon gebruiken om te bepalen in welke richting ze moeten vliegen. Een systeem in de hersenen zou hier volgens experts verantwoordelijk voor moeten zijn.

Een kolonie monarchvlinders overwintert op sparrenbomen in Mexico. Wanneer de daglengte aan het begin van de herfst afneemt, begint voor de insecten de migratie vanuit Noord-Amerika naar dit gebied. Vlinders die heelhuids in Mexico aankomen, leggen daar aan het begin van de lente hun eitjes. Daarna begint de lange terugreis naar Amerika. Tegen de tijd dat de vlinders daar aankomen, zijn er nog twee of drie nieuwe generaties bijgekomen en is het alweer bijna herfst.

Raina Kumra, Wikimedia Commons

Antennen verven

Meer dan 50 jaar geleden waren er echter al aanwijzingen dat de antennen een belangrijke rol spelen in de navigatie van vlinders. Bioloog Fred Urquhart observeerde toen als eerste dat monarchvlinders zonder antennen totaal niet weten waar zij heen moeten vliegen. Urquhart verbond op dat moment geen conclusies aan zijn waarnemingen, maar neurobioloog Steven Reppert doet dat nu wel. De hersenen bevatten het centrale navigatiesysteem van de vlinder, maar de antennen zijn minstens zo belangrijk. Met behulp van de antennen kan het insect zijn vliegrichting aanpassen aan de positie van de zon, die gedurende de dag steeds verandert.

Dennis Curtin

Hoe heeft Reppert dit onderzocht? Hij liet monarchvlinders met en zonder antennen een tijdlang vliegen in een simulator. Hij merkte daarbij al snel dat vlinders zonder antennen zich niet konden oriënteren, zij vlogen alle kanten op. Reppert herhaalde het experiment vervolgens met pikzwarte en doorzichtige verf. Ook deze ingreep had direct effect op de navigatie van de insecten. Monarchvlinders met zwartgeverfde antennen waren niet meer in staat om zonlicht te detecteren en vlogen de verkeerde kant op.

Uniek systeem?

Een monarchvlinder heeft om te navigeren dus zijn hersenen en zijn antennen nodig. In beide organen vond Reppert actieve klokgenen die deze aanname nog verder ondersteunen. Beide systemen functioneren los van elkaar. Bij vlinders zonder antennen zijn tijdens migratie de genen in de hersenen namelijk wel gewoon actief. Of er een neuronale verbinding loopt tussen de antennen en het centrale systeem in de hersenen van de vlinder, hoopt de neurobioloog in de toekomst te ontdekken.

Een schematische weergave van de biologische klok van een monarchvlinder. In de hersenen bevinden de regelcentra zich op de punten PL en PI. Wanneer er licht op het oog van de vlinder valt, gaat er een signaal naar de PL-centra en het centrale systeem (CC) in de hersenen. Dit centrale systeem bepaalt aan de hand van de binnenkomende informatie de positie van de vlinder ten opzichte van de zon. Ook in de antennen van de monarchvlinder blijken nu regelcentra te liggen die belangrijk zijn voor de navigatie. In de toekomst moet blijken of deze centra direct in contact staan met het centrale systeem in de hersenen.

Charalambos Kyriachou, Science

Naast de monarchvlinder vliegen er nog veel andere migrerende insecten met antennen rond. Reppert is zeer nieuwsgierig of er meer insecten zijn die hun antennen gebruiken voor navigatie of dat de monarchvlinder een uniek systeem heeft ontwikkeld. Ook hier gaat hij in de toekomst onderzoek naar doen.

Bronnen

Zie ook

Een vernuftige oriëntatiemethode (Pythagoras)