生物钟与太阳——美洲王蝶万里迁徙的指南针

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    新华社墨西哥城６月２２日电（记者叶书宏）每年秋季，成千上万只美洲王蝶不远万里从位于美国和加拿大边境的夏季栖息地来到墨西哥中部米却肯州的蝴蝶谷过冬。它们在近４０００公里的迁徙旅途中靠什么辨别目的地的方位呢？近期美国科学家通过实验发现，精确的生物钟与太阳相互作用，引领王蝶前往越冬地。

　　很多生物都会根据所处环境太阳光照的周期形成固定的节律，也就是人们所说的生物钟。光照周期出现变化，生物就会对自己的生物钟进行重置或调节以适应。最典型的例子就是跨时区飞行造成的时差现象。对于人类或其它动物来说，生物钟更多具有时间上的意义，但对于美洲王蝶，生物钟则是个微调飞行方向的空间参数。为证明这一点，美国马萨诸塞大学医学院神经生物学家斯蒂芬·瑞珀特带领研究人员进行了相关实验。

　　首先，瑞珀特小组证明了美洲王蝶体内有生物钟。美洲王蝶的幼虫通常会在早晨日出时钻出蛹壳，研究人员用灯光代替日光长时间照射蝶蛹，结果发现王蝶幼虫的生命节律完全被打乱，它们会选择一天中任意时间钻出来，从而证明王蝶体内存在与日光照射对应的生物钟机制。

　　接下来的实验是在９月份王蝶南迁前夕进行的。研究人员在实验室内构建了３个光照周期不同的箱子。一个按照当地正常时间照明，即上午７点至下午７点。一个将光照时间提前６小时，即凌晨１点至下午１点；最后一个箱子持续给光。捕获的王蝶在这３个箱子里生活一周直到适应新的“时差”为止。

　　实验结果正如研究人员预料，不同“时区”的王蝶早晨放到户外后飞行方向完全不同：正常光照下的王蝶朝墨西哥所在的西南方向飞行；白天被“提前”６小时的王蝶朝东南方向飞行，与正常迁徙方向呈１１５度角；受持续光照的王蝶则完全丧失了方向感。研究人员认为，尽管生物钟被提前６小时的王蝶仍在上午被放飞，但在它们概念中“上午”成了“下午”，尽管太阳仍在东方，但它们生物钟所指示的太阳方位却在西方，生物钟的改变导致了参照系的改变，从而使王蝶的导航机制失灵。

　　美国堪萨斯大学昆虫学家奥利·泰勒解释，美洲王蝶体内存在一个与太阳位置精确对应的生物钟，尽管人们知道王蝶可以通过计算自己与太阳的相对位置来辨别方向，但是如果没有生物钟补偿太阳运动所造成的飞行方向误差，太阳便是个不可靠的标志物。换句话说，一只生物钟正常的王蝶要想朝墨西哥所在的西南方向飞行，需要通过生物钟不断调节与太阳的相对位置，这也是为什么生物钟被提前６小时后王蝶不能正确调整飞行方向的原因。