化石记录分析暗示了昆虫结构颜色的进化起源
来自新加坡耶鲁大学-国立大学和爱尔兰科克大学(UCC)的研究人员分析了更新世晚期(大约13,000年前)的两个化石象鼻虫的机翼案例保存下来的鳞片,以更好地了解光散射纳米结构的起源存在于当今的昆虫中。
由耶鲁大学国立大学自然科学助理教授(生命科学)Vinod Kumar Saranathan和UCC古生物学家Dr. Luke McDonald和Maria McNamara领导的研究人员发现,化石象鼻虫的机翼案例包含了保存完好的光子“金刚石”,这是许多类型中的一种类似于纳米结构的晶体与光相互作用,产生自然界中一些最明亮和最纯净的颜色。
许多昆虫的外壳都包含以结晶形式排列的重复单元,该重复单元与可见光相互作用以产生结构色,通常具有金属色的虹彩外观。对于这些昆虫中的许多昆虫,虹彩颜色执行各种功能,包括伪装,发信号通知潜在配偶和警告掠食者。迄今为止,还没有明确定义这些复杂组织结构的进化史。这项研究突出了化石记录的巨大潜力,不仅可以发掘象鼻虫,而且还可以发掘其他昆虫的结构颜色的进化历史,并为进一步研究这些光散射纳米结构和纳米结构铺平了道路。他们产生了鲜艳的色彩。
研究人员使用了强大的电子显微镜,先进的同步加速器X射线散射和光学建模技术来识别和表征化石象鼻虫鳞片中稀有的3D光子晶体纳米结构-蓝色和绿色的色相与同一属的现代象鼻虫-呈菱形排列。3D纳米结构的实例在化石记录中极为罕见。这项研究标志着第二次发现这种纳米结构。在另一象鼻虫的化石记录中发现的这种纳米结构的唯一其他实例也是由萨拉纳森教授和麦克纳马拉博士发现的。
数十万代以来都保持了非常相似的与底材匹配的绿色,这一事实表明,对迷彩使用了相同的选择压力。这与萨拉纳森(Assaranathan)助理教授和象鼻虫系统学家Ainsley Seago博士最近的一项研究一致,该研究表明,象鼻虫的颜色最初是在叶绿的背景中演变成伪装的,然后再进行其他功能的多样化,例如发信号通知潜在的伴侣或阻止掠食者。
兼任新加坡国立大学生物科学系副教授的萨拉纳森(Saranathan)教授说:“有趣的是,发现昆虫首先似乎进化出复杂的3D纳米级结构,以便通过与背景融为一体来逃避捕食者,这非常有趣。 (通常是棕色或绿色)。这些颜色只会在以后分散用于其他用途,例如向潜在配偶发信号或警告捕食者该昆虫不值得食用。”