András, Andor, Andrea2020. november 30., hétfő
Tudomány

Mit tudnak a lepkeszárnyak a repülésen túl?

National Geographic Magyarország

A közhiedelemmel ellentétben a lepkék szárnyai nemcsak élettelen hártyából állnak, egy új kutatás igen fontos funkcióikat tárt fel.

Forrás: Nature Communications

Mivel a lepkeszárnyak fajhője kicsi, képesek igen gyorsan túlmelegedni a napon, vagy épp hasonlóan gyorsan kihűlni is repülés közben, a lepkeszárnyakban azonban számos élő sejtcsoport található, amelyeknek egy viszonylag szűk hőmérsékleti tartomány nyújt optimális működési körülményeket. Vajon miként éri el a lepke, hogy e tartományon belül maradjon? Egy, a Columbia és a Harvard egyetemek szakembereiből álló kutatógárda az aktív sejtcsoportokra kívánt rábukkanni, mégpedig a különféle külső körülményekre adott válaszaik révén, az eredményeket a Nature Communications tudományos folyóiratban közölték.

Nanfang Yu, a Columbia Egyetem alkalmazott fizika docense és a tanulmány egyik szerzője elmondta: „A lepkeszárnyak voltaképp fényérzékelők, amelyek segítségével a lepke tökéletesen be tudja irányozni, merről süt a nap, anélkül, hogy ehhez a szemeit használnia kellene.”

A kutatók óvatosan eltávolították néhány, különböző fajba tartozó lepke szárnyait borító pikkelyeket, hogy rálássanak az azok által elfedett szerkezetekre, majd megfestették a szárny erezetében futó idegeket, s a neuronok egyedi axonjait. Ennek segítségével tudták feltárni, hogy milyen komplex funkciókat rejtenek a szárnyak. A vékony hártyát átszövik az erek, ezek mentén pl. érzékelő szőröcskék nőnek, s az erekben idegszálak futnak, ezek adnak visszajelzést a szárnyakra nehezedő nyomásról, s segítik az idegrendszert a megfelelő repülésirányításban.

A szárnyak számtalan mechanikai- és hőérzékelőt rejtenek, a szárnyban lévő élő szöveteket pedig a lepke élethosszán át ellátja a szárny-erekben futó keringési rendszer. Ez magában foglalja a szerveket levegővel ellátó tracheákból induló vezetékeket, illetve a lepkék „vérét”, vagyis hemolimfáját keringető rendszert. Felfedeztek egy igen különös szervet is a szárnyakban: a kutatók szárny-szíveknek nevezték el azokat a sejtcsoportokat, amelyek ritmikusan pumpálják a testfolyadékot a szárny-erekben, percenként néhány tucatnyi összehúzódással.

Naomi E. Pierce, a Harvard Egyetem professzora, és Összehasonlító Zoológiai Múzeumának lepkegyűjteményi kurátora elmondta: „A legtöbb kutatás, amely a lepkeszárnyakat vizsgálta, azok külső jegyeire, színeire, e jellegzetességek kommunikációs szerepére koncentrált. A mostani kutatás viszont felhívja a figyelmet arra, hogy a szárnyak nem élettelen hártyák, hanem dinamikus, élettel teli szervek. Valószínű, hogy a szárnyak külsején látható mintázatoknak is van feladatuk e komplex szerv hőszabályozásában.”

A szárny ereiben kékre festve láthatóak az idegek axonjai.
Forrás: Nature Communications

A kutatók speciális infravörös képalkotó eljárást fejlesztettek ki a szárnyak hőmérsékletének nagyon pontos megfigyeléséhez, ennek segítségével sikerült a külső körülményekhez való hőmérsékleti alkalmazkodást megvizsgálni. A módszerrel ráadásul a múzeumi lepkegyűjtemények példányait is meg tudják vizsgálni, nemcsak az élő állatokat. Kiderültek azok a részletek, amelyek a szárny elemeinek felépítésében a hőszabályozásért felelősek, hol nyeli el a meleget, vagy épp hol adja le a felesleges hőt. A különböző környezeti körülmények laboratóriumi szimulációja során kiderült, hogy a szárnyak élő, aktív sejteket tartalmazó régiói mindig hűvösebbek maradnak a pusztán „élettelen” hártyából állónál. Hat különböző lepkecsaládba tartozó példány vizsgálatával derítették fel, hogy miként érzékelik a szárnyukkal a lepkék a napfény irányát és erősségét, s miként reagálnak erre, s igyekeznek elkerülni a túlmelegedést. Minden megvizsgált fajnál kb. 40°C volt az a határ, amelyet elérve a lepke elfordult, hogy elkerülje a szárnyát érő közvetlen besugárzást, amikor egy kis lámpa fénysugarával világítottak rá a laborban.

A kutatócsoport bízik abban, hogy a különböző lepkefajok szisztematikus szárny-hőmérsékleti felmérésével sok biológiai vagy evolúciós vita megoldását hozhatják közelebb. Emellett a szárnyakon elhelyezkedő érzőszőrök és az aktív idegi visszajelzések rendszerét mérnöki alkalmazásban is használhatják majd a környezetre kifinomultan reagáló repülő szerkezetek tervezésében.

Hozzászólások

Komplex tényezők befolyásolják az őszi lombhullást

Komplex tényezők befolyásolják az őszi lombhullást

1948-2015 közti megfigyelések és laborkísérletek alapján új modellt készítettek a svájci kutatók, amelyből a fák szénmegkötő képességének korlátaira derült fény.

Miről árulkodik a neandervölgyiek hüvelykujja?

Miről árulkodik a neandervölgyiek hüvelykujja?

Bár a neandervölgyiek igen közeli rokonaink voltak, rengeteg kisebb-nagyobb szempontból különböztek tőlünk.

Hazafelé tart a Hajabusza-2 űrszonda, egy óriásteleszkóp le is fotózta

Hazafelé tart a Hajabusza-2 űrszonda, egy óriásteleszkóp le is fotózta

A Ryugu nevű kisbolygóról 2019-ben gyűjtött mintával igyekszik hazafelé a japán Hajabusza-2 űrszonda, az érkezés december 6-án várható.

Európa belevág az űr megtisztításába

Európa belevág az űr megtisztításába

A Föld környezetét ellepő törmelék egyre komolyabb problémát okoz, az Európai Űrügynökség (ESA) szerint itt az ideje lépni.

A L’Oréal-UNESCO A Nőkért és a tudományért ösztöndíjprogram nyertesei 2020-ban

A L’Oréal-UNESCO A Nőkért és a tudományért ösztöndíjprogram nyertesei 2020-ban

A stroke-ot és ritka vesebetegségeket vizsgáló kutatónők nyerték az idei L'Oréal-Unesco díjat - tette közzé az MTI.

National Geographic 2020. novemberi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

9 960 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlapNational Geographic 2020. októberi címlapNational Geographic 2020. novemberi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket