苍蝇进化出一种陀螺罗盘，以在快速飞行机动过程中保持导航精度

平衡棒是双翅目昆虫退化的小型后翅，在飞行中作为生物陀螺仪发挥作用，用于编码角速度。尽管其既有公认功能是检测飞行扰动并触发补偿性机动，但我们在此表明，平衡棒还可作为陀螺罗盘发挥作用，在快速转向过程中维持对航向的准确估计。为了克服快速身体旋转与双光子成像之间的不相容性，我们利用平衡棒机械转导的物理原理，通过胸部微米尺度振荡来重现快速身体旋转期间作用于平衡棒的惯性力。我们的实验表明，果蝇在快速转向过程中通过将惯性测量与源自传出拷贝信号的预测相整合，来更新其内部罗盘。由于身体扫视的速度超过了视觉运动处理的时间带宽，这种惯性计算使果蝇能够在这些快速机动过程中始终维持准确的内部罗盘。该能力可能使果蝇能够通过比较每次扫视前后获得的测量结果，来计算诸如风向和地速等关键参数。我们的研究结果表明，一个祖先型飞行稳定系统在进化过程中被功能挪用为一种生物陀螺罗盘；这一新功能可能促成了双翅目昆虫的适应性辐射。

平衡棒是苍蝇后翅的小型化结构，在飞行过程中充当能够编码角速度的生物陀螺仪。尽管其公认的作用是检测飞行扰动并触发补偿性机动，但我们在此表明，平衡棒还可作为一种陀螺罗盘，在快速转向过程中维持对航向的精确估计。为克服快速身体旋转与双光子成像之间的不相容性，我们利用平衡棒机械转导的物理原理，通过胸部微米尺度振动重现快速身体旋转期间作用于平衡棒的惯性力。我们的实验表明，苍蝇在快速转向过程中通过将惯性测量与源自传出拷贝信号的预测相整合，来更新其内部罗盘。由于身体扫视运动超出了视觉运动处理的时间带宽，这种惯性计算使苍蝇能够在这些快速机动过程中始终维持准确的内部罗盘。这种能力可能使苍蝇能够通过比较每次扫视前后所作的测量，计算诸如风向和地速等关键参数。我们的研究结果表明，一种祖先性的飞行稳定系统在进化过程中被功能挪用为生物陀螺罗盘；这一新功能可能促进了苍蝇类群的适应性辐射。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.18.744964v1?rss=1

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