200 millioner år gammel insektfarve afsløret af fossile skæl

Kan forskere bestemme farven på et 200 millioner år gammelt insekt? Forskere fra Kina, Tyskland og Storbritannien har nye beviser, der afslører den sande farve på fossile insekter. Forskningen blev for nylig offentliggjort i Videnskabens fremskridt .

Strukturelle farver har udviklet sig i et utal af dyr og planter og er resultatet af den bølgelængdeselektive spredning af indfaldende lys. Sådanne farver er typisk mere levende og visuelt arresterende end dem, der produceres via pigmentering og er ofte multifunktionelle, spiller en vigtig rolle i intraspecifik seksuel signalering, aposematisme og krypsis.

Lepidoptera udviser i deres skæl nogle af de mest forskellige strukturelle farver produceret af insekter. Denne mangfoldighed bidrog utvivlsomt til ordenens evolutionære succes. På trods af vedvarende interesse for strukturen, udvikling, og fotoniske og andre biomimetiske egenskaber af lepidoptera skæl i neontologiske undersøgelser, samt nyere forskning i strukturelle farver i fossile biller og fjer, den dybe evolutionære historie af skæl og strukturelle farver hos lepidopteraer er dårligt forstået.

For nylig, forskere fra Nanjing Institute of Geology and Palaeontology (NIGP) fra det kinesiske videnskabsakademi og deres kolleger fra Tyskland og Storbritannien rapporterede skalaarkitekturer fra Jurassic Lepidoptera fra Storbritannien, Tyskland, Kasakhstan og Kina, sammen med Tarachoptera (en stammegruppe af Amphiesmenoptera) fra burmesisk rav fra midten af ​​Kridttiden.

De brugte optisk mikroskopi, scanning elektronmikroskopi (SEM), transmissionselektronmikroskopi (TEM) og konfokal laserscanningsmikroskopi (CLSM) for at afsløre den grove morfologi og ultrastruktur af skalaerne.

Ved hjælp af de ultrastrukturelle parametre identificeret i Jurassic -prøver, de demonstrerede brugen af ​​optisk modellering til at beskrive de teoretiske optiske egenskaber af type-1 dobbeltlagsskalaarrangementet, giver således det tidligste bevis på strukturelle farver i insekternes fossiler.

Jurassic lepidopterans udviser en type 1 bilags skala vestiture:et øvre lag af store, sammensmeltede dækskæl og et nederste lag af små, sammensmeltede jordskæl. Denne skalaordning, plus bevaret sildebensudsmykning på dækskæloverfladen, er næsten identisk med dem af nogle nulevende Micropterigidae. Kritisk, fossilskalaens ultrastrukturer besidder periodiciteter fra 140-2000 nm og er derfor i stand til at sprede synligt lys.

Optisk modellering bekræfter, at diffraktionsrelaterede spredningsmekanismer dominerer de fotoniske egenskaber af de fossile dækskalaer, som ville have vist bredbåndsmetalliske nuancer som i talrige eksisterende Micropterigidae.

De fossile tarachopteranske skalaer udviser en unik række egenskaber, herunder lille størrelse, langstrakt spatelform, riflet ornamentik og uregelmæssigt arrangement, giver ny indsigt i den tidlige udvikling af lepidopteran -skalaer. Kombineret, disse nye resultater giver de tidligste beviser for strukturel farvning i fossile lepidopteraer og understøtter hypotesen om, at sammensmeltede vingeskæl og type?1 dobbeltlagsbeklædning er grundlæggende træk ved gruppen.

"Disse resultater har bredere implikationer, " sagde prof. WANG Bo fra NIGP, lederen af ​​forskningsgruppen. Den udbredte forekomst af vingeskæl i Jurassic lepidoptera og tarachopterans tyder stærkt på, at vingeskæl (inklusive nogle muligvis ukendte morfotyper) var udbredt i stammen Amphiesmenoptera før deres apogee i Lepidoptera.

I betragtning af tilstedeværelsen af ​​strukturel farve i disse basale fossile lepidopteraer, fremkomsten af ​​store lepidoptera-klader fra Kridttiden rejser muligheden for, at denne taksonomiske stråling kan være blevet ledsaget af øget diversitet i skalaform, mikrostruktur og optiske effekter.

Fremtidige undersøgelser vil karakterisere den optiske respons af skala-nanostrukturer i andre fossile prøver og vil give bevis for tilstedeværelsen af ​​skalapigmenter i fossile lepidopteraer for at informere modeller om udviklingen af ​​strukturelle farver i lepidopteraer.