Juraens ældste sommerfugle havde en strukturel farve • Alexander Khramov • Videnskabsnyheder om "Elementer" • Paleontologi, Entomologi

Juraens ældste sommerfugle havde en strukturel farve.

Fig. 1. Til venstre – sommerfugl Morpho rhetenor, hvis vinger tjener som et eksempel på strukturelle farvninger. Til højre – sommerfugl Cymothoe sangaris, et eksempel på en ren pigmentfarve. Venstrefløjden på begge sommerfugle er befugtet med en væske, der har det samme brydningsindeks som kutiklen. Billede fra G.S. Smith, 2009. Strukturelle farver af Morpho sommerfugle

Efter at have studeret strukturen af ​​sommerfuglskalaen (Lepidoptera) i juraperioden, kom videnskabsmænd fra Kina, Tyskland og Storbritannien til den konklusion, at de var præget af en metallisk glans med en gylden glans. Dette er den ældste overlevende dokumentation for insekternes strukturfarve. Hidtil er der forsøgt at rekonstruere det kun på cenozoiske sommerfugle og billermateriales mindre end 50 Ma. Ideen om, hvad de første lepidopteraner lignede, kan bestå af nuværende levende tandmøller (Micropterigidae) – skalaerne på vingerne er arrangeret i dem næsten det samme. Det viser sig, at udviklingen i dette tilfælde var på plads i næsten 200 millioner år.

Oftest må farven på gamle væsener kun gætte. Så mange farvede pletter på siderne af dinosaurer, der kan ses i film og bøger – dette er kun en figur af kunstnerens fantasi, i bedste fald dikteret af indirekte overvejelser om jagevaner og ægteskabsritualer.Men i de senere år er flere og flere fund blevet stillet til rådighed for forskere, så de kan dokumentere farvningen af ​​forhistoriske organismer direkte.

For eksempel kunne forskere konkludere om farven på en række dinosaurer i veksling af lys og mørke fjer bevaret i nærheden af ​​deres skelet (F.M. Smithwick et al., 2017. Sinosauropteryx Reteral Hexaurus i Early Cretaceous Jeho Biota). I de fossile lag af ichthyosaur og mosasaur har paleontologer identificeret melanosomer indeholdende eumelanin, som er ansvarlig for brun og sort farve (J. Lindgren et al., 2014. Hudpigmentering). Endelig blev der fundet tre typer fossile pigmentceller i Miocene-slangen fra lignende familie, melanophorer indeholdende melanin, lysreflekterende iridiforer og xanthophorer fyldt med gul pigment (ME McNamara et al., 2014. Rekonstruktion af carotenoidbaseret og strukturel farve) hud).

Som du kan se, i alle disse tilfælde taler vi om genopbygning pigment farvning. Det er skabt af tilstedeværelsen af ​​pigment (farvestof), som absorberer lysbølger af en vis længde og afspejler resten af ​​spektret, hvilket giver kroppen en bestemt farve. Men i naturen, ikke mindre almindeligt strukturelle farvning – det opnås takket være mikrostrukturenoverfladen, der forårsager diffraktion eller interferens af lys (overlejring af reflekterede lysbølger; for mere om strukturel farve, se f.eks. artiklen af ​​T. Romanovskaya Strukturelle farve i levende natur). Selektiv optagelse af lys, som i tilfælde af pigmentfarvning, forekommer ikke.

Strukturel farve er især almindelig blandt insekter – det skyldes, at biller og nogle sommerfugle skinner med alle regnbuens farver. Et klassisk eksempel på strukturelle farve er nymphalidae sommerfugle. Morpho. Deres vinger ser blå ud, men i virkeligheden indeholder de kun brunt eumelaninpigment – den blå farve skabes på grund af lysets indblanding på skalaerne. Dette bekræftes af et simpelt eksperiment. Hvis du falder på vingen Morpho væske med det samme brydningsindeks som for skælens skæbne, forstyrrelsen forsvinder og vingen bliver brun (fig. 1). Når væsken fordamper, vender den blå farve tilbage.

Fossile insekter med lyse og mørke striber på vingerne, der indikerer tilstedeværelsen af ​​pigment, støder ganske ofte op. Men hvis vingen af ​​nogle gamle dragonfly eller mesozoiske "sommerfugl" kalligrammatider synes at være brun, betyder det ikke, at det var så under insektets levetid.Pludselig denne fløj, som en sommerfugl Morphokastet i blåt? Men mikroskulpturen, som gør det muligt at se eller i det mindste rekonstruere levetiden strukturelle farve af insekter, bevares i meget få tilfælde. Uopløseligheden af ​​farver i gamle dage, desværre, er forsvundet uigenkaldeligt.

Imidlertid fortsætter insekternes strukturfarver som en undtagelse (figur 2). Det mest imponerende eksempel er billerne fra Eocene-lokaliteten Messel (47 millioner år gamle). Mange guldfisk, kugler, bladbagler, der findes i sine sedimenter, glitter ligesom moderne. Den smarte sommerfugl (familien Zygaenidae) med velbevarede skalaer blev også fundet der. Baseret på strukturen af ​​ribbenene, der dækker disse skalaer, udgjorde forskere, at sommerfuglens forreste vinger var gulgrøn med en blålig kant og brun top (ME McNamara et al., 2011. Fossiliserede biophotoniske nanostrukturer Møller, Fig. 2, E).

Fig. 2. Fossil insekter fra Tyskland med bevaret strukturfarve. Insekter med et billede EnC, E og F henviser til den midterste Eocene, billedet med et billede D – til oligocen En – bladbagle B – Weevilbille, C – Zlatka Bjælke, E – Mørk sommerfugl og rekonstruktion af sin farve, F – skalaer af sommerfugle i sammensætningen af ​​coprolit (forstenet ekskrement). Billede fra M. E. McNamara, 2013. Taphonomien af ​​farver i de fossile insekter og fjer

Indtil nu blev fundene fra Messel betragtet som det ældste overlevende bevis for insektets strukturelle farve. Men forfatterne af en nylig tidsskriftartikel Videnskabelige fremskridt, viste at strukturelle farver kan rekonstrueres på et langt mere gammelt materiale. Forskere arbejdede med Jurassic Lepidoptera (Lepidoptera) – det var i Jurassic perioden, at de første repræsentanter for denne ordre dukkede op. Jurassic Lepidoptera var en ubestemmelig lille mol, men som det viste sig, var selv disse krummer ikke vildt for at "klæde sig".

Velbevarede skalaer kunne klare sig under et scanningsmikroskop Archeolepis mane – Den ældste lepidoptera findes i nedre juraens sedimenter i England og boede for mere end 190 millioner år siden (figur 3). Også skalaerne overlevede på imprints fra Jurassic mol fundet i Tyskland og Kasakhstan (alder – omkring 180 og 160 Ma, henholdsvis). Vægte af alle disse insekter bærer høje parallelle ribber. Bunden af ​​hver hul mellem disse ribben er dækket af skrå, lave ribben, der danner et mønster i form af et juletræ.Disse skrå, lave ribben er igen forbundet med tværgående ribber.

Fig. 3. Vægte af Jurassic Lepidoptera og moderne tandede møller (Micropterigidae). EnC – den ældste lepidoptera Archeolepis mane fra de nederste juraiske sedimenter i England: En – vinger B, C – fotos af skalaer under et scanningsmikroskop. DF – Lepidoptera fra de øvre juraindskud i Kasakhstan, D – generel visning E, F – skalaer under et scanningsmikroskop Gjeg – Lepidoptera fra de nederste juraaflejringer i Tyskland, G – fløj H, jeg – skalaer under et scanningsmikroskop JM – moderne tandmolekyl Micropterix, J – fløj K, L – skalaer under et scanningsmikroskop M – tegning, der viser placeringen af ​​ribbenene i form af et juletræ. Cr – tværgående kant; Cs – dækker skalaer; Gs – skalaen af ​​det nedre lag; Hb – fir-tree ribben; Pr – parallelle kanter. Skala længder: En, D, G, jeg, L – 1 mm J – 0,5 mm; E – 50 mm B, C, F, H, K – 20 mm. Billede fra artiklen i diskussion Videnskabelige fremskridt

På samme måde er skalaerne anbragt i moderne tandmøller (Micropterigidae), ekstremt primitive lepidopteraner, som i modsætning til langt de fleste af deres slægtninge ikke erhvervede en kuffert og brugte en mundfuld gnidningstype (figur 4). Dommere ved den samme mikroskulptur havde de moderne tandmøntes skalaer og deres jura "bedstefarmers" samme optiske egenskaber.Resultaterne af en computersimulering udført af artiklens forfattere viser, at de vigtigste optiske virkninger af sådanne flager er diffraktion af lys fra høje parallelle kanter. Takket være hendes vinger bliver metallisk glans. Måske blev Jura-Lepidopterans Vinger kastet i Guld – i hvert fald er Fir-træribbenet mønstre på moderne Micropterigidaes gyldne skalaer.

Fig. 4. Tandmølle Micropterix calthellahvor du kan få en ide om strukturelle farvning af de ældste lepidoptera. Foto fra flickr.com

Dette er den anden undersøgelse i de sidste seks måneder, hvis hovedkarakter er skalaerne af den ældste Lepidoptera. I et tidligere papir blev de skalaer, der blev udtaget fra kerner fra slutningen af ​​Triasserne – Juraens begyndelse beskrevet. Det blev konkluderet fra dem om eksistensen af ​​proboscis i juraens begyndelse (se Men det vigtigste er nu klart: Hver sommerfuglskala er en slags soldattegn, som bevares, selv om der ikke er noget tilbage af resten af ​​kroppen. Denne "badge" indeholder oplysninger om sin ejer – herunder taxonomiske tilknytning og vinge farve data.I fremtiden vil sådanne oplysninger medvirke til at skubbe udviklingen af ​​en af ​​de mest forskelligartede ordrer af insekter (i antal arter er Lepidoptera anden eneste til biller, Diptera og Hymenoptera).

Kilde: Q. Zhang et al. Lepidopteraner og strukturelle farver Videnskabelige fremskridt. 2018. DOI: 10.1126 / sciadv.1700988.

Alexander Khramov


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: