Ny farvegenereringsmekanisme opdaget i regnbuesnudebillen

Forskere fra Yale-NUS College og University of Fribourg i Schweiz har opdaget en ny farvegenereringsmekanisme i naturen, som hvis den bliver udnyttet, har potentialet til at skabe kosmetik og maling med renere og mere levende nuancer, skærmvisninger, der projicerer det samme sande billede, når de ses fra enhver vinkel, og endda reducere signaltabet i optiske fibre.

Yale-NUS College Assistant Professor of Science (Life Science) Vinodkumar Saranathan ledede undersøgelsen sammen med Dr. Bodo D Wilts fra Adolphe Merkle Institute ved University of Fribourg. Dr. Saranathan undersøgte de regnbuefarvede mønstre i elytra (vingehylstre) på en snudebille fra Filippinerne, Pachyrrhynchus congestus pavonius, ved brug af højenergi røntgenstråler, mens Dr. Wilts udførte detaljeret scanningselektronmikroskopi og optisk modellering. De opdagede, at for at producere regnbuepaletten af ​​farver, snudebillen brugte en farvegenereringsmekanisme, der indtil videre kun findes i blæksprutter, blæksprutte, og blæksprutter, som er kendt for deres farveskiftende camouflage. Undersøgelsen blev publiceret i det peer-reviewede tidsskrift Lille .

P. c. pavonius, eller "regnbuen" snudebillen, er karakteristisk for sine regnbuefarvede pletter på thorax og elytra (se vedhæftede billede). Disse pletter består af næsten cirkulære skalaer arrangeret i koncentriske ringe af forskellige nuancer, lige fra blå i midten til rød på ydersiden, ligesom en regnbue. Mens mange insekter har evnen til at producere en eller to farver, det er sjældent, at et enkelt insekt kan producere et så stort et spektrum af farver. Forskere er interesserede i at finde ud af mekanismen bag den naturlige dannelse af disse farvegenererende strukturer, da den nuværende teknologi ikke er i stand til at syntetisere strukturer af denne størrelse.

"Det ultimative formål med forskning på dette område er at finde ud af, hvordan snudebillen selv samler disse strukturer, fordi vi med vores nuværende teknologi ikke er i stand til det, " sagde Dr. Saranathan. "Evnen til at producere disse strukturer, som er i stand til at give en høj farvegengivelse uanset den vinkel du ser det fra, vil have applikationer i enhver industri, der beskæftiger sig med farveproduktion. Vi kan bruge disse strukturer i kosmetik og andre pigmenteringer for at sikre high-fidelity nuancer, eller i digitale skærme på din telefon eller tablet, som giver dig mulighed for at se det fra enhver vinkel og se det samme sande billede uden farveforvrængning. Vi kan endda bruge dem til at lave reflekterende beklædning til optiske fibre for at minimere signaltab under transmission."

Dr. Saranathan og Dr. Wilts undersøgte disse skæl for at bestemme, at skællene var sammensat af en tredimensionel krystallinsk struktur lavet af kitin (hovedingrediensen i insekteksoskeletter). De opdagede, at de livlige regnbuefarver på denne snudebilles skæl er bestemt af to faktorer:størrelsen af ​​krystalstrukturen, der udgør hver skala, samt mængden af ​​kitin, der bruges til at udgøre krystalstrukturen. Større skalaer har en større krystallinsk struktur og bruger et større volumen af ​​kitin til at reflektere rødt lys; mindre skæl har en mindre krystallinsk struktur og bruger et mindre volumen af ​​kitin til at reflektere blåt lys. Ifølge Dr. Saranathan, som tidligere undersøgte over 100 arter af insekter og edderkopper og katalogiserede deres farvegenereringsmekanismer, denne evne til samtidig at kontrollere både størrelses- og volumenfaktorer for at finjustere den producerede farve er aldrig før blevet vist hos insekter, og i betragtning af dens kompleksitet, er ret bemærkelsesværdigt. "Det er forskelligt fra naturens sædvanlige strategi at producere forskellige nuancer på det samme dyr, hvor kitinstrukturerne er af fast størrelse og volumen, og forskellige farver genereres ved at orientere strukturen i forskellige vinkler, som reflekterer forskellige bølgelængder af lys, " forklarede Dr. Saranathan.