想象一下，你离开赖以为生的家，旅途超过600英里，去往一个从未到过的山脊。夜色漆黑，你没有地图、GPS、指南针或六分仪来指引方向。你能到达目的地吗？
如果你是一只博贡飞蛾（Agrotis infusa），这段史诗般的旅程将是它们生命周期中的一部分。事实上，它们一年要经历两次这样的旅程。这种濒危的、不起眼的米黄色夜行昆虫，从澳大利亚东南部内陆飞往澳大利亚阿尔卑斯山沿海的洞穴，那里是它们为躲避夏季炎热而栖息的地方。在春季迁徙期间，新孵化和成长的飞蛾从它们的出生地产卵地，迁徙到遥远而陌生的洞穴。到了秋季，在洞穴墙壁上度过数月蛰伏期后，它们会原路返回。
尽管它们的大脑比米粒还小，眼睛也同样微小，但它们却能大批量地精准抵达地理目标。一项新研究揭示了它们是如何做到的。博贡飞蛾遵循星辰的指引，将夜空作为导航辅助，根据6月18日发表在《自然》杂志上的一项研究。与许多迁徙物种一样，它们不仅受地球磁场的引导，还利用星辰作为备用的“星象罗盘”来指引方向。
以星辰为指引
众所周知，鸟类和人类可以通过星辰进行导航。一项2024年的研究甚至表明，粪金龟也依靠银河系来帮助它们在短距离内保持直线前进。但据北卡罗来纳大学生物学家Kenneth Lohmann（未参与此项研究）称，新发现首次证明了无脊椎动物也利用天空来指导长距离迁徙。Lohmann研究海龟和鲑鱼等海洋迁徙动物，并撰写了与新研究同期发表的观点文章。“我非常喜欢这项研究，以至于我主动写了一篇评论，”他告诉《流行科学》。“我发现一只大脑很小的昆虫能够完成如此惊人的导航任务，真是令人惊叹……这些结果强烈表明，飞蛾继承了依靠星辰导航的能力。”
瑞典隆德大学神经生物学家、该研究的合著者Eric Warrant告诉《流行科学》，对人类来说，飞蛾的旅程“相当于在没有任何仪器，只依靠自身感官的情况下，两次环绕地球航行”。他表示，飞蛾能够实现如此精确的旅行，让他“肃然起敬”。
这项新研究建立在2018年的研究基础上，当时Warrant和许多同一批研究人员发现，飞蛾依靠地球磁场进行导航，并辅以某种未知的视觉线索。现在我们知道了这个线索是什么：星辰。
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一个微型飞蛾天文馆
为了解析天空在飞蛾导航中的重要性，研究团队首先在数十只捕获的昆虫胸部翅膀之间剃掉一小块区域。“我们必须去除鳞片，因为飞蛾是非常毛茸茸的生物，”该研究的主要作者、隆德大学神经生物学家David Dreyer说道。然后，Dreyer和他的团队用钨丝固定，并将每只飞蛾（一次一只）固定在一个小型脚手架装置上，该装置每秒记录五次昆虫的飞行方向和强度。
在最初的对照实验中，他们在秋季洞穴附近的地点收集了迁徙的飞蛾，并将每只固定的飞蛾放在山顶一个透明塑料外壳内，让它们在夜空下完全可见，并能接触到地球磁场。不出所料，飞蛾将飞行方向指向西北方向——飞往它们的繁殖地，即使它们被不自然地固定在脚手架下。
在随后进行的春季和秋季实验中，他们将飞行模拟器移至室内，在一个特别配备了屏蔽磁场设备的实验室里。在那里，研究团队对100多只飞蛾进行了测试。首先，他们在没有连贯磁场引导和视觉刺激的情况下，在黑色毛毡帐篷下记录了迁徙飞蛾的飞行方向。飞蛾完全迷失了方向，随机地朝各个方向飞行。
然后，他们将毛毡帐篷塑造成一个类似于微型飞蛾大小的天文馆。科学家们在顶部增加了一个投影屏幕，并展示了实验当时户外无月夜空的逼真景象。当被给予天空景象，但仍然缺乏磁场信息时，飞蛾绝大多数都朝着符合季节的正确迁徙方向飞行：秋季向西北，春季向南。如果天空投影旋转，飞蛾就会相应地改变它们的轨迹。“当我们知道它们没有任何其他线索可以使用时，我们让一只又一只飞蛾在天空下进行测试……它们始终朝着当年需要飞行的方向飞行，以到达目的地，”Warrant说。“这非常令人惊叹。”
当然，也有例外。Warrant解释说，有些飞蛾似乎对整个设置“完全不知所措”。但所有昆虫多次飞行的平均轨迹都显著地与理论上的迁徙路径对齐。
在其他测试中，飞蛾被展示了随机混合的星空图，与实际天空不符。它们再次迷失了方向，这证实了宇宙提供关键视觉信号的假设。
最后，到了进行昆虫神经外科手术的时候了。研究人员将极细的拉伸玻璃和银线电极插入了28只飞蛾大脑的三个区域的神经元中。“这就像把一根细针扎进你的手臂，”Warrant说，他描述了将微小电极与单个飞蛾神经元轴突接触的难度。
研究团队最初在展示天空投影时限制了飞蛾的活动，并记录了随后的神经活动。当天空表明飞蛾处于正确的迁徙方向时，与视觉、导航和转向相关的神经区域的电活动均达到峰值。在另一项模拟实验中，飞蛾被展示了一个旨在模仿南半球所见明亮银河系条状的模拟线索。仅此一项线索似乎就足以激发类似的脑部反应。
“实验经过了仔细的控制和周密的思考，”Lohmann说。“我认为它们得出了非常清晰的结果，”他补充道——即星辰足以帮助博贡飞蛾进行迁徙导航。
在为时已晚之前获取答案
Lohmann指出，大多数迁徙动物似乎都依赖多种感官线索来帮助它们的旅程。“动物拥有多种保持一致航向的方法非常普遍，”他说。例如，他研究的海龟利用地球磁场，但也利用海浪的方向和可能的太阳。
飞蛾也不例外。进行高风险、长距离旅行时，拥有第二套GPS是有意义的。云层会遮挡天空，而太阳风暴和地面异常（如大型铁矿藏）会扭曲地球的磁场。
“当其中一个罗盘因任何原因失灵时，拥有一个备用罗盘是个好主意，”Warrant说。“大自然比我们聪明得多，所以进化出这两种罗盘就能让一切更加稳健。”
然而，尽管拥有两套罗盘，困惑和疑问依然存在。目前尚不清楚导航神经回路是如何协同工作的，哪种方向线索更重要，以及相对简单的动物如何解码复杂的视觉刺激。Warrant和Dreyer希望在后续研究中进一步揭示这些答案。
希望这些飞蛾能够足够长久地生存下去，让我们解开它们的星辰之谜。该物种于2021年被列入濒危物种名录，此前在持续的严重干旱中，其种群数量经历了99.5%的下降。
