Hernyókortól kezdve követték a lepkék szárnypikkelyeinek kialakulását

A lepkék kétféle úton juthatnak színpompás szárnyakhoz: vagy pigmenteket állítanak elő, amelyek egy-egy árnyalatot képesek létrehozni, vagy szerkezeti színeket, amelyek kissé fémesen, néha színjátszó módon jelennek meg a testükön.

A pigmenttel létrehozott színek közé tartoznak a fekete, szürke, drapp, barna, a piros, a narancs és a sárga. Kizárólag szerkezeti színek lehetnek a kékek, zöldek, lilák. A lepkék (és persze más állatok is) könnyedén kombinálják a kétféle színezeti módszert.

Szerkezeti színeket úgy hozhat létre egy élőlény, hogy mikroszkopikus, pontosabban nanoléptékű kristályszerkezetté építi a kívánt részét. Ez a szerkezet azután a fénnyel kapcsolatba lépve szelektálja a fehér fény egyes összetevőit, és csak bizonyos részeket veri vissza, így hozza létre az olyan rendkívül élénk és tiszta színeket, mint a jól ismert boglárkalepkék kékje.

A szerkezeti színek gyakran irányfüggően változnak, vagyis másként festenek bizonyos irányból nézve, mint akár csak egy kicsit is máshonnan. Erre leginkább a színjátszólepkéink jelentenek jó példát, de más fajokon is megfigyelhető, kevésbé feltűnően.

A Sheffieldi Egyetem kutatói azt vizsgálták meg, miként alakulnak ki e színekért felelős szárnypikkely szerkezetek a Heliconius sara nevű helikonlepke szárnyának kék színű területein. Egyrészt a már jól ismert elektronmikroszkópos módszerrel mérték fel a szerkezetek alakját, elrendeződését, másrészt a TauSTED nevű ultramodern eszközzel, amely nanométeres felbontásban képes képet adni, ezért már nem is mikroszkópnak, hanem nanoszkópnak nevezik.

A vizsgálatok feltárták, hogy egy aktin nevű szerkezeti fehérje a főszereplője annak a folyamatnak, amely hernyókortól fogva a kifejlett lepkéig elvezeti a leendő szárnypikkelyeket. A kék és nem kék pikkelykék összehasonlításából kiderült, hogy a kékek sokkal sűrűbben álló aktinból álló csokrocskákkal rendelkeztek.

Ezek hozták létre a fény bizonyos hullámhosszát visszaverni képes szerkezeteket. A kutatók meg tudták figyelni a lepkék egyes fejlődési szakaszaiban, hogy miként módosul az aktin által felépített szerkezet.

Az aktin szerepét azzal is tudták bizonyítani, hogy amikor megakadályozták a működését, akkor a lepkén nem váltak kékké a szárnypikkelyek. Ezt követően azután néhány másik, szintén szerkezeti színeket produkáló lepke szárnypikkelyeit is megvizsgálták, és ezeken ugyanúgy az aktint találták főszereplőnek.

A mikroszkópos vizsgálat alapján készült 3D modell a szárnypikkely rácsáról. FORRÁS: Nature Communications

A szerkezeti színek egyrészt a sokszor csak mérgező anyagok segítségével előállítható pigmentek környezetbarát alternatívái lehetnek, másrészt a módszerek, a szerkezet növekedésének most megismert módja másféle biológiai szerkezeti kérdésekre is segíthet megtalálni a válaszokat.

Számtalan állat alkalmazza valamilyen formában a szerkezeti színeket, így egy igencsak elterjedt módszerről van szó.