Kan forskare bestämma färgen på en 200 miljoner år gammal insekt? Forskare från Kina, Tyskland och Storbritannien har nya bevis som avslöjar den sanna färgen på fossila insekter. Forskningen publicerades nyligen i Vetenskapens framsteg .

Strukturella färger har utvecklats i en myriad av djur och växter och är resultatet av den våglängdsselektiva spridningen av infallande ljus. Sådana färger är vanligtvis mer levande och visuellt gripande än de som produceras via pigmentering och är ofta multifunktionella, spelar en viktig roll i intraspecifik sexuell signalering, aposematism och crypsis.

Lepidoptera uppvisar i sina fjäll några av de mest olika strukturella färgerna som produceras av insekter. Denna mångfald bidrog utan tvekan till ordningens evolutionära framgång. Trots fortsatt intresse för strukturen, utveckling, och fotoniska och andra biomimetiska egenskaper hos lepidopteranfjäll i neontologiska studier, samt ny forskning om strukturella färger i fossila skalbaggar och fjädrar, den djupa evolutionära historien om fjäll och strukturella färger hos lepidopteraer är dåligt förstådd.

Nyligen, forskare från Nanjing Institute of Geology and Palaeontology (NIGP) vid den kinesiska vetenskapsakademin och deras kollegor från Tyskland och Storbritannien rapporterade skalaarkitekturer från Jurassic Lepidoptera från Storbritannien, Tyskland, Kazakstan och Kina, tillsammans med Tarachoptera (en stamgrupp av Amphiesmenoptera) från burmesisk bärnsten i mitten av krita.

De använde optisk mikroskopi, svepelektronmikroskopi (SEM), transmissionselektronmikroskopi (TEM) och konfokal laserskanningsmikroskopi (CLSM) för att avslöja den grova morfologin och ultrastrukturen av skalorna.

Med hjälp av de ultrastrukturella parametrarna som identifierats i Jurassic-exemplar, de demonstrerade användningen av optisk modellering för att beskriva de teoretiska optiska egenskaperna hos typ-1 dubbelskiktsskalarrangemanget, vilket ger det tidigaste beviset på strukturella färger i insekternas fossilregister.

Jurassic lepidopterans uppvisar en typ 1 dubbelskikts-skala vestitur:ett övre lager av stora, sammansmälta täckfjäll och ett lägre lager av små, sammansmälta markfjäll. Detta skalarrangemang, plus bevarad fiskbensdekoration på täckskalets yta, är nästan identisk med de hos vissa bevarade Micropterigidae. Kritiskt, ultrastrukturerna i fossil skala har periodiciteter som mäter från 140-2000 nm och kan därför sprida synligt ljus.

Optisk modellering bekräftar att diffraktionsrelaterade spridningsmekanismer dominerar de fotoniska egenskaperna hos de fossila täckfjällen, som skulle ha visat bredbandiga metalliska nyanser som i många bevarade Micropterigidae.

De fossila tarachopteran-fjällen uppvisar en unik svit av egenskaper, inklusive liten storlek, långsträckt spatelform, räfflade ornament och oregelbundet arrangemang, ger ny insikt i den tidiga utvecklingen av lepidoptera fjäll. Kombinerad, dessa nya resultat ger de tidigaste bevisen för strukturell färgning hos fossila lepidopteraer och stödjer hypotesen att sammansmälta vingfjäll och typ?1 dubbelskiktsöverdrag är grundläggande egenskaper hos gruppen.

"Dessa resultat har bredare implikationer, " sa prof. WANG Bo från NIGP, ledaren för forskargruppen. Den utbredda förekomsten av vingfjäll i jura lepidoptera och tarachopterans tyder starkt på att vingfjäll (inklusive några möjligen okända morfotyper) var utbredda i stam Amphiesmenoptera innan deras apogee i Lepidoptera.

Med tanke på närvaron av strukturell färg i dessa basala fossila lepidopteraer, tillkomsten av stora lepidoptera clades av krita höjer möjligheten att denna taxonomiska strålning kan ha åtföljts av ökad mångfald i skalform, mikrostruktur och optiska effekter.

Framtida studier kommer att karakterisera det optiska svaret av skalnanostrukturer i andra fossila exemplar och kommer att ge bevis för närvaron av skalpigment i fossila lepidopteraer för att informera modeller om utvecklingen av strukturella färger i lepidopteraer.