Orientierung mit dem "sechsten Sinn": Entschlüsselung der magnetischen Migration bei Monarchfaltern

• Antragsteller: Dr. Robin Grob
• Fachliche Zuordnung: Biologie des Verhaltens und der Sinne
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 538064684

Der Monarchfalter vollzieht eine der beeindruckendsten Migrationen unter den Insekten. Jedes Jahr im Herbst migrieren Millionen dieser Schmetterlinge von nördlichen Regionen der USA und Kanada über 5.000 km zu ihrem Überwinterungsgebiet in Mexiko. Während ihrer langen Reise verwenden sie eine Vielzahl von sensorischen Informationen, um ihre südliche Flugrichtung beizubehalten. Obwohl Monarchfalter auf magnetische Manipulationen reagieren, ist die Rolle des Erdmagnetfeldes während der Migration ungeklärt. In diesem Projekt werde ich daher diese untersuchen. Unter Verwendung einer doppelt gewickelten 3D-Helmholtz-Spule werde ich untersuchen, ob Monarchfalter magnetische Hinweise nutzen, um ihre Zugrichtung beizubehalten (Magnetkompass). Darüber hinaus werde ich durch magnetische Versetzungexperimente an migrierenden Monarchfaltern untersuchen, ob sie anhand magnetischer Informationen einen bestimmten Zielort oder sogar ihre eigene globale Position bestimmen können (Magnetkarte). Als nächstes plane ich die neuronale Kodierung magnetischer Informationen im Gehirn des Monarchfalters zu untersuchen. Dabei werde ich mit Tetroden Kompassneurone im Navigationsnetzwerk des Zentralkomplexes extrazellulär ableiten. Speziell plane ich von Kopfrichtungsneuronen während der Manipulation des Magnetfelds abzuleiten. Ich werde untersuchen, wie die verschiedenen Komponenten des Magnetfelds [einschließlich magnetischer Deklination (Magnetkompass), Inklination und Feldstärke (Magnetkarte)] in den Neuronen des Zentralkomplexes kodiert sind. Neben Kompass oder Karte könnten magnetische Informationen auch zur Kompasskalibrierung verwendet werden. Während der Migration nutzen Monarchfalter hauptsächlich einen Himmelskompass. Dessen Hinweise ändern jedoch im Laufe des Tages ihre Position. Daher müssen die Schmetterlinge diese Veränderungen kompensieren, um ihre südliche Zugrichtung beizubehalten. Dafür benötigen sie ein stabiles Referenzsystem. Obwohl Zeitkompensation ein essentieller Aspekt der Navigation ist, ist immer noch nicht bekannt, wie sie auf neuronaler Ebene vollzogen wird. Deshalb werde ich die Rolle des Erdmagnetfelds bei der Kalibrierung des Himmelskompasses untersuchen. Ich werde migrierenden Monarchfaltern Konfliktsituationen, z. B. magnetische Hinweise, die in Bezug auf eine simulierte Sonne verschoben sind, präsentieren. Dies wird zeigen, ob magnetische Hinweise eine geo-stabile Referenz liefern, um daran den Sonnenkompass zu kalibrieren. Darüber hinaus werde ich durch die Kombination von magnetischen Manipulationen und einer simulierten Sonne untersuchen, wie Himmels- und magnetische Informationen im Navigationsnetzwerk des Gehirns kalibriert werden. Hierfür werde ich extrazelluläre Tetrodenableitungen bei migrierenden Schmetterlingen durchführen. Mein Ziel ist es, zu entschlüsseln, wie magnetische und Himmelsinformationen integriert werden, um einen zeitkompensierten Sonnenkompass zu generieren.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Norwegen
• Gastgeber: Professor Dr. Basil El Jundi