Forskare från Yale-NUS College i Singapore och University College Cork (UCC) i Irland har analyserat bevarade fjäll från vingfall av två fossila vivlar från den sena pleistocentiden (ca 13, 000 år sedan) för att bättre förstå ursprunget till ljusspridande nanostrukturer som finns i dagens insekter.

Forskarna, ledd av Yale-NUS biträdande professor i naturvetenskap (livsvetenskap) Vinod Kumar Saranathan och UCC paleobiologer Drs Luke McDonald och Maria McNamara, fann att de fossila vivlornas vingfall innehöll bevarade fotoniska "diamanter", en av många typer av kristallliknande nanoskopisk struktur som interagerar med ljus för att producera några av de ljusaste och renaste färgerna i naturen.

De yttre höljena av många insekter består av återkommande enheter arrangerade i en kristallin formation som interagerar med synligt ljus för att producera strukturella färger, som vanligtvis har en metallisk, iriserande utseende. För många av dessa insekter, de iriserande färgerna utför en mängd olika funktioner inklusive kamouflage, signalerar potentiella kompisar, och varna för rovdjur. Hittills, den evolutionära historien för dessa komplexa vävnadsstrukturer har inte definierats klart. Denna studie belyser den stora potentialen hos fossila poster som ett sätt att avslöja den evolutionära historien om strukturella färger, inte bara hos vivlar utan även hos andra insekter, och banar väg för vidare forskning om utvecklingen av dessa ljusspridande nanostrukturer och de livfulla färger de ger upphov till.

Forskarna använde kraftfulla elektronmikroskop och toppmoderna synkrotronröntgenspridnings- och optiska modelleringstekniker för att identifiera och karakterisera en sällsynt 3-D fotonisk kristallnanostruktur i de fossila vivelfjällen – vars blå och gröna nyanser är mycket lika de av moderna vivlar från samma släkte – som avslöjar ett diamantliknande arrangemang. Förekomster av 3-D nanostrukturer är extremt sällsynta i fossilregistret. Denna studie är andra gången sådana nanostrukturer har hittats. Det enda andra exemplet på sådana nanostrukturer som hittades i fossilregistret för en annan vivel upptäcktes också av professor Saranathan och Dr. McNamara.

Det faktum att mycket liknande substratmatchande gröna färger har bibehållits under hundratusentals generationer tyder på att samma selektiva tryck för kamouflage har agerat på dessa vivlar. Detta överensstämmer med en nyligen genomförd studie av professor Saranathan och vivelsystematikern Dr. Ainsley Seago som tyder på att vivlarnas färger ursprungligen utvecklades för kamouflage bland deras lummiga bakgrund, innan du diversifierar för andra funktioner som att signalera potentiella kompisar eller avskräcka rovdjur.

Asst Prof Saranathan, som har en samtidig anställning vid National University of Singapores institution för biologiska vetenskaper, sa, "Det är väldigt intressant att upptäcka att insekter först verkar utveckla komplexa 3D-arkitekturer i nanoskala för att fly rovdjur genom att smälta in i deras bakgrund (vanligtvis brun eller grön). Först senare avviker dessa färger för andra användningsområden, som att signalera potentiella kompisar eller som en varning till rovdjur om att insekten inte är värd att äta."