Πώς οι πεταλούδες δημιουργούν διαφανή φτερά: οι επιστήμονες βλέπουν το αόρατο

Πεταλούδα φτερών γυαλιού που ταΐζει με τα λουλούδια στην Κόστα Ρίκα. Η αξιοσημείωτη διαφάνεια επιτρέπει σε αυτές τις πεταλούδες να είναι «αόρατες» και η αντιθαμβωτική επίστρωση των φτερών τους βοηθά στην αποφυγή τυχόν αντηλιακής λάμψης από τα φτερά τους. Πίστωση: Nipam Patel

Πολλά ζώα έχουν αναπτύξει μεθόδους καμουφλάζ για αυτοάμυνα, αλλά μερικές πεταλούδες και σκώροι έχουν προχωρήσει ακόμη περισσότερο: έχουν αναπτύξει ημιδιαφανή φτερά, καθιστώντας τα σχεδόν αόρατα στους αρπακτικούς.


Μια ομάδα με επικεφαλής τους επιστήμονες του Marine Biology Laboratory (MBL) μελέτησε την εξέλιξη ενός τέτοιου είδους, της γυάλινης πεταλούδας, Greta oto, για να μάθει τα μυστικά αυτής της φυσικής τεχνικής μυστικότητας. Το έργο τους έχει δημοσιευτεί στο Εφημερίδα της Πειραματικής Βιολογίας.

Αν και οι διαφανείς δομές στα ζώα είναι καλά εδραιωμένες, εμφανίζονται συχνότερα στο Υδρόβια πλάσματα. “Είναι μια ενδιαφέρουσα βιολογική ερώτηση επειδή δεν υπάρχουν πολλοί διαφανείς οργανισμοί στη Γη”, σημειώνει ο επικεφαλής συγγραφέας Aaron Pomerantz, Ph.D. Υποψήφιος στην Ολοκληρωμένη Βιολογία στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ. “Έτσι, θέσαμε την ερώτηση: Ποια είναι η πραγματική εξελικτική βάση για το πώς δημιουργούν τα διαφανή φτερά τους;”

Τα φτερά της πεταλούδας είναι γνωστά για τα πολύχρωμα μοτίβα τους, που δημιουργούνται από μικροσκοπικές, παρεμβαινόμενες χιτίνες κλίμακες που αντανακλούν ή απορροφούν διαφορετικά μήκη κύματος φωτός για να παράγουν χρώμα. Ο Pomerantz λέει ότι αν και μελετήθηκε εκτενώς ο χρωματισμός κλίμακας, οι αιτίες της ανάπτυξης Διαφάνεια Στις επίγειες πεταλούδες αυτό δεν είχε γίνει πριν. «Η διαφάνεια είναι το αντίθετο του χρώματος», λέει.

Πώς οι πεταλούδες δημιουργούν διαφανή φτερά: Οι επιστήμονες του MBL βλέπουν το αόρατο

Είδη Haetera από καθαρή φτερωτή πεταλούδα. Πίστωση: Aaron Pomerantz

Ο Pomerantz και οι συν-συγγραφείς του, συμπεριλαμβανομένου του Ph.D. Ο Nipam Patel, Σύμβουλος και Διευθυντής MBL, εμπνεύστηκε από το έργο των μαθητών στο μάθημα MBL Embryology, το οποίο διδάσκει ο Patel. «Αποφάσισα να φέρω μερικές διαφανείς πεταλούδες και σκώρους που είχα στη συλλογή μου, τους οποίους δεν είχα δει ποτέ λεπτομερώς, στο μάθημα και να παρουσιάσω ως πρόκληση στους μαθητές να δουν πόσο διαφανή είναι αυτά τα φτερά», λέει ο Patel. “Μια ομάδα μαθητών το πήρε φωτογραφίζοντας τα φτερά με διαφορετικά μικροσκόπια. Και συνειδητοποίησαν ότι σχεδόν με οποιονδήποτε τρόπο μπορείτε να σκεφτείτε να φτιάξετε σουίτα Διαφανείς, μερικές πεταλούδες ή σκώρος βρήκαν πώς να το κάνουν. Αυτό μας ώθησε να εξετάσουμε λεπτομερέστερα την ανάπτυξη της διαφάνειας. “

Με βάση αυτό το έργο, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν συνεστιακή ηλεκτρονική μικροσκοπία και σάρωση για να δημιουργήσουν μια εξελικτική χρονική κλίμακα για το πώς εμφανίζεται η διαφάνεια στο Greta oto, από το στάδιο του παιδιού έως την ενηλικίωση. Διαπίστωσαν ότι τα φτερά της πεταλούδας με γυάλινα φτερά αναπτύσσονται διαφορετικά από τα αδιαφανή είδη, με χαμηλότερη πυκνότητα κυττάρων πρόδρομης κλίμακας σε περιοχές που αργότερα θα εξελιχθούν ώστε να γίνουν διαφανείς. Σε πολύ πρώιμο στάδιο, η ανάπτυξη των ζυγών και των σχημάτων ποικίλλει, με λεπτές, τριχοειδείς κλίμακες να αναπτύσσονται σε διαφανείς περιοχές και επίπεδη και στρογγυλή μορφολογία σε αδιαφανείς περιοχές.

“Αυτό που κάνει η Greta oto είναι να κάνει λιγότερες κλίμακες και να τις κάνει σε αυτά τα πολύ διαφορετικά σχήματα με τρίχες”, εξηγεί ο Patel. “Όμως, η απομάκρυνση των ζυγών είναι μόνο μέρος του προβλήματος της δημιουργίας διαφάνειας. Ο Aaron έκανε επίσης μια σειρά παρατηρήσεων σχετικά με τις νανοδομές στην πτέρυγα που εμποδίζουν το έντονο φως στο έντονο ηλιακό φως. όχι. Πηγαίνει κατευθείαν. Αυτό δίνει πολύ καλύτερη διαφάνεια “, λέει.

«Ως άνθρωποι, πιστεύουμε ότι είμαστε πολύ καλοί στο να καταλάβουμε πώς να βάλουμε αντιθαμβωτική βαφή στο γυαλί, αλλά οι πεταλούδες το κατάλαβαν πριν από δεκάδες εκατομμύρια χρόνια», λέει ο Patel.

Πώς οι πεταλούδες δημιουργούν διαφανή φτερά: Οι επιστήμονες του MBL βλέπουν το αόρατο

Φτερό πεταλούδας γυαλιού σε χαρτί. Πίστωση: Aaron Pomerantz

Οι ασυνήθιστες κλίμακες πτέρυγας και οι νανοδομές αποτελούν μόνο μέρος της ιστορίας. Ένα δεύτερο στρώμα κηρών νανοσωματιδίων υδρογονανθράκων βρίσκεται πάνω από την επιφάνεια της πτέρυγας, παρέχοντας περαιτέρω αντι-ανακλαστικές ιδιότητες. Οι ερευνητές εξέτασαν την ανακλαστικότητα των φτερών πριν και μετά την αφαίρεση του στρώματος κεριού με εξάνιο.

“Μετρήσαμε την ποσότητα φωτός που ανακλάται από το φτερό”, λέει ο Pomerantz. “Αυτά τα πειράματα έδειξαν ότι αυτό το ανώτερο στρώμα ήταν πολύ σημαντικό για να μειωθεί αυτό το έντονο φως”. Η βιοχημική ανάλυση έδειξε ότι η κηρώδης στιβάδα αποτελείται κυρίως από αλκάνια μακράς αλυσίδας, παρόμοια με εκείνη άλλων ειδών εντόμων. “Θεωρείται κυρίως ως κάτι που βοηθά στην αποφυγή της ξήρανσης ή της ξήρανσης του εντόμου. Αλλά σε αυτήν την περίπτωση, φαίνεται να χρησιμοποιείται και για αυτές τις αντιθαμβωτικές ιδιότητες.”

Οι μελλοντικές κατευθύνσεις της έρευνας μπορεί να περιλαμβάνουν διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο εξελίχθηκαν αυτές οι διαφανείς δομές. Ο Pomerantz επισημαίνει ότι «αν μπορούμε να μάθουμε περισσότερα για το πώς η φύση δημιουργεί νέους τύπους νανοδομών, θα μπορούσε να είναι πολύ χρήσιμο για ανθρώπινες εφαρμογές». Το έργο κάνει τα μυστικά της φυσικής διαφάνειας πολύ λιγότερο μυστηριώδη.


Οι γυάλινοι βάτραχοι, οι γαρίδες φάντασμα και οι φτερωτές πεταλούδες χρησιμοποιούν διαφάνεια για να αποφύγουν τους θηρευτές


περισσότερες πληροφορίες:
Aaron F. Pomerantz et al., Η αναπτυξιακή, κυτταρική και βιοχημική βάση της διαφάνειας στις φτερωτές πεταλούδες, Εφημερίδα της Πειραματικής Βιολογίας (2021). DOI: 10.1242 / jeb.237917

το απόσπασμα: Πώς οι πεταλούδες κάνουν τα διαφανή φτερά: Οι επιστήμονες βλέπουν το αόρατο (2021, 10 Ιουνίου) Ανακτήθηκε στις 12 Ιουνίου 2021 από https://phys.org/news/2021-06-butterflies-transparent-wings-scientists-invisible. Html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Ανεξάρτητα από οποιαδήποτε δίκαιη διαπραγμάτευση για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

READ  Το SpaceX ετοιμάζεται για δύο ακόμη αποστολές Starlink μέσα σε λίγες μέρες - το Spaceflight Now

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *