Magyar kutatók kiderítették, hogyan reagálnak a lepkék a stresszre

Nőstény Ikarusz boglárkák (Polyommatus icarus). Balra: vadonban gyűjtött példány; jobbra: hűtött bábból kikelt. Fent: a szárnyak felszíne, lent pedig a szárnyak fonákja.
Forrás: Magyar Természettudományi Múzeum

Biró László Péter és az MTA Energiatudományi Kutatóközpont Nanoszerkezetek Laboratóriumának kutatói már másfél évtizede foglalkoznak lepkékkel. Ez a különös témaválasztás nyomban érthetővé válik, ha tudjuk, hogy a lepkeszárny apró pikkelyei csak részben kapják színüket hagyományos, kémiai pigmentektől. A kék és zöld színt különleges nanoszerkezetek (úgynevezett fotonikus nanoarchitektúrák) adják, melyek a fény egyes hullámhosszait elnyelik, míg másokat visszavernek – így jönnek létre a színek. A hatás (ellentétben a kémiai pigmentekkel) függ a fény beesési szögétől, ennek köszönhető a jellegzetes irizálás.

Ezekkel a szerkezeti vagy más néven „fizikai” színekkel foglalkozik Biró László Péter és csapata, a lepkeszárny pedig annál is alkalmasabb az ilyesfajta vizsgálatokra, hogy síkban terül el, és így szinte kínálja magát a mérésekhez.

A kutatók egy gyakori lepkefaj, az Ikarusz boglárka (Polyommatus icarus, korábbi nevén közönséges boglárka) szárnyát vizsgálták, melyen egyaránt megjelennek a hagyományos, „kémiai” színek és nanoszerkezetek révén kialakuló „fizikai” színek. Kísérletükben arra keresték a választ, vajon hogyan reagálnak a különféle színek a lepkék fejlődése során bekövetkező stresszhatásokra.

Felnevelték hát a lepkék hernyóit, hagyták, hogy bebábozódjanak, majd pedig hűtőszekrénybe tették a bábokat, amivel egy jellemző környezeti stresszhatást szimuláltak. A fejlődő lepkék annak rendje és módja szerint megszenvedték a beavatkozást, a bábállapotban töltött idő megnőtt, és sokan elpusztultak a folyamat során. A bábok csaknem egyharmada azonban a leghosszabb, két hónapos hűtést is túlélte, és a kikelt lepkéknél izgalmas változásokat észleltek a kutatók.

A hűtés hatására módosult – elhalványult, egyszerűsödött – a lepkék szárnyának fonákjára jellemző mintázat. A módosulás mértéke jelentős volt, és arányosan növekedett a hűtési idővel. Ezzel szemben a hímek szárnyfelszínére jellemző szerkezeti eredetű kék szín jóval kisebb mértékben változott, ami sokatmondó eredmény, hiszen ez a szín komoly szerepet kap a lepkék szexuális kommunikációjában.

A fényvisszaverési maximum spektrális helyzetében bekövetkezett változás mértéke és iránya sem mutatott lineáris függést a hűtési időtől. Ez utóbbi jelenség olyan rejtett genetikai változatosságra utal, amelynek hatásai csak stressz esetén jelentkeznek. Jelen esetben a bábok hosszantartó hűtése volt a hidegstressz forrása. Mindez jól egybevág a kutatók egy korábbi eredményével, amikor megmutatták, hogy egy adott populáción belül a hímek kékjére jellemző fényvisszaverés maximuma nem normális (Gauss), hanem inkább egyenletes eloszlású egy szűk, ±10 nm-es intervallumban.

Nem várt eredménye a hűtési kísérleteknek, hogy valamennyi hűtött nőstény szárnyfelszínén a hímekéhez hasonló kék pikkelyek jelentek meg. A hernyók olyan petékből keltek ki, amelyeket kék pikkelyekkel nem rendelkező nőstények raktak le. A Magyar Természettudományi Múzeum munkatársa, Bálint Zsolt a múzeum lepkegyűjteménye alapján megállapította, hogy a természetes populációkban a barna szárnyfelszínen kékes behintéssel rendelkező nőstény egyedek gyakorisága 10 százalék alatt van.

A kék pikkelyek megjelenése a nőstények szárnyfelszínén arra utal, hogy talán olyan ősi túlélési mechanizmusok kapcsolódtak be a hűtés hatására, amelyek az utóbbi kétmillió év jégkorszakai idején működhettek, amikor ez a lepkefaj több alkalommal is öt túlélési területre szorult vissza a Földközi-tenger partvidékén.

A kutatók mostani eredményét a Nature lapcsalád Scientific Reports folyóirata közölte.