Fossile rekordanalyse antyder evolutionær oprindelse af insekters strukturelle farver

Forskere fra Yale-NUS College i Singapore og University College Cork (UCC) i Irland har analyseret bevarede skæl fra vingekasser af to fossile snudebiller fra den sene pleistocæne æra (ca. 13, 000 år siden) for bedre at forstå oprindelsen af ​​lysspredende nanostrukturer, der findes i nutidens insekter.

Forskerne, ledet af Yale-NUS Assistant Professor of Science (Life Sciences) Vinod Kumar Saranathan og UCC palæobiologerne Drs. Luke McDonald og Maria McNamara, fandt ud af, at vingehusene på de fossile snudebiller indeholdt bevarede fotoniske 'diamanter', en af ​​de mange typer krystallignende nanoskopiske strukturer, der interagerer med lys for at producere nogle af de klareste og reneste farver i naturen.

De ydre belægninger af mange insekter omfatter gentagne enheder arrangeret i en krystallinsk formation, der interagerer med synligt lys for at producere strukturelle farver, som typisk har en metallisk, iriserende udseende. For mange af disse insekter, de iriserende farver udfører en række funktioner, herunder camouflage, signalering af potentielle partnere, og advare mod rovdyr. Til dato, den evolutionære historie af disse komplekse vævsstrukturer er ikke blevet klart defineret. Denne undersøgelse fremhæver det store potentiale i fossiloptegnelsen som et middel til at afdække den evolutionære historie af strukturelle farver, ikke kun hos snudebiller, men også hos andre insekter, og baner vejen for yderligere forskning i udviklingen af ​​disse lysspredende nanostrukturer og de levende farver, de giver anledning til.

Forskerne brugte kraftige elektronmikroskoper og avanceret synkrotron røntgenspredning og optiske modelleringsteknikker til at identificere og karakterisere en sjælden 3-D fotonisk krystal nanostruktur i de fossile snudebilleskalaer - hvis blå og grønne nuancer minder meget om dem af moderne snudebiller fra samme slægt - der afslører et diamantlignende arrangement. Forekomster af 3-D nanostrukturer er ekstremt sjældne i fossilregistrene. Denne undersøgelse markerer anden gang, at sådanne nanostrukturer er blevet fundet. Det eneste andet tilfælde af sådanne nanostrukturer fundet i fossiloptegnelsen af ​​en anden snudebille blev også opdaget af Asst Prof Saranathan og Dr. McNamara.

Den kendsgerning, at meget lignende substrat-matchende grønne farver er blevet opretholdt over hundredtusindvis af generationer, tyder på, at det samme selektive pres for camouflage har virket på disse snudebiller. Dette er i overensstemmelse med en nylig undersøgelse foretaget af Asst Prof Saranathan og snudebillesystematiker Dr. Ainsley Seago, der antyder, at snudebillernes farver oprindeligt udviklede sig til camouflage blandt deres grønne baggrund. før du diversificerer til andre funktioner, såsom at signalere potentielle makkere eller afskrække rovdyr.

Asst Prof Saranathan, som har en samtidig ansættelse ved National University of Singapores afdeling for biologiske videnskaber, sagde, "Det er meget interessant at opdage, at insekter først ser ud til at udvikle komplekse 3-D nanoskalaarkitekturer for at undslippe rovdyr ved at blande sig med deres baggrund (normalt brun eller grøn). Først senere afviger disse farver til andre formål, såsom at signalere potentielle makkere eller som en advarsel til rovdyr om, at insektet ikke er værd at spise."