那么多昆虫都辣么丑,凭什么蝴蝶就长这么漂亮?

有王蝶身上象征着警告的橙色,也有蓝闪蝶身上庄严的贵族蓝,蝴蝶有各式各样像彩虹一样多的颜色。

昆虫能显示出这样多彩的颜色,得多谢它们翅膀上的鳞片。构成它们鳞片晶体的,是一种叫做几丁质的糖分子。这种小小的晶体叫做螺旋二十四面体。除了生物学家,还有材料学专家也对这种东西很感兴趣。蝴蝶的螺旋二十四面体要远比今天人类所能制作出的更为微小和精致。

最近《 Science Advances》上的一篇论文研究了这些晶体如何在毛毛虫破茧成蝶时,在蝴蝶的翅膀上长成这样美丽的形态。

研究者们暂时还不能把相机放进茧里去实时拍摄这个过程——不过有些实验室正在解决这个问题。一方面,即使现在的拍摄技术已经很发达,但是仍然没有够小或者够敏感的相机能实时拍摄如此微小的东西。另外,茧内部的潮湿度也使得敏感的电子元件不好发挥作用。

“蝴蝶的化蛹一般持续两周左右,”第一作者Bodo Wilts在邮件中说,“基于蝴蝶的种类和饲养环境的不同,鳞片从可辨认的大小到完全大小,需要大概2到3天。”

在这种蝴蝶的每一片鳞片上,这些螺旋二十四面体都呈线型从小到大排列,让这些鳞片有了它们标志性的光泽和颜色,并且让研究者们有希望研究出这些螺旋二十四面体是如何成型的。他们说,这些结构不是在茧中预置好然后成型,而是随着时间动态地成型。

这项研究只观察了超过140,000种蝴蝶其中的一种,但仍然很有可能让研究者们更了解其他蝴蝶如何长出独特的翅膀花纹。

“我们估计其他有类似鳞片样式的蝴蝶也使用这样的成长机制,”Wilts说,“不过,我确信很多其他的鳞片也可以归纳出这样的机制。虽然蝴蝶身上纳米结构之间的差异是巨大的,但是所有的鳞片仍然使用一样的成长机制。”

Wilts现在正在观察更多的蝴蝶种类。这些纳米结构同样可以揭示更多关于其他生物和结构的信息,比如细胞中的线粒体,线粒体也具有类似复杂的模式。

“现在的研究成果只能在细胞层面间接地表示出它们的机制,不过这将会激励未来的工作,”Wilts说,“在分子层面研究和解开这些复杂模式背后的原理十分重要。”