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团队展示了蝴蝶翅膀如何在色调上移动

马萨诸塞州伍兹霍尔市-一位好奇的蝴蝶育种者进行的选择性交配实验使科学家们对蝴蝶翅膀的颜色如何形成和演化有了更深的了解。这项由加利福尼亚大学伯克利分校的科学家和伍兹霍尔的海洋生物实验室领导的研究今天在eLife上发表。

当生物学家偶然碰到繁殖者的七叶树蝴蝶(通常是棕色)通过选择性交配而繁殖出明亮的蓝色翅膀时,他们就抓住了探索是什么原因导致了微小的重叠鳞片颜色变化的原因,这些鳞片的重叠鳞片产生了翅膀的颜色马赛克和样式。他们发现,七叶树和其他Junonia物种可以简单地通过调整机翼刻度尺的底层(薄片)的厚度来创建彩虹色的结构色,这可以像肥皂泡一样创建彩虹色。

结构颜色通常用于蝴蝶和其他动物中,以产生蓝色和绿色,是由与光相互作用的微观结构产生的,从而增强某些颜色而减少其他颜色。相反,颜料的着色是通过吸收特定颜色(波长)的光而产生的,通常用于产生黄色,橙色和棕色等颜色。

第一作者雷切尔·塞耶(Rachel Thayer)说:“发现薄板看??起来很简单和平整,是许多蝴蝶翅膀鳞片中最重要的结构色彩来源,这是令人惊讶的。”先前对结构着色的研究主要集中在一些极端示例上,并且主要涉及在比例尺顶部分析复杂的3D形状。

首先,研究小组表明,选择性繁殖的七叶树翅膀中的蓝色实际上是结构色,并且主要由叶片产生。然后,他们将这些蓝色鳞片与野生型棕色鳞片进行了比较,发现相同的总体架构,但层板的厚度比蓝色鳞片厚约75%。最后,他们测量了9种Junonia和第10种Precis octavia的叶片厚度,并发现了与鳞片颜色的一致性。

Thayer说:“在每个Junonia物种中,结构颜色都来自薄板。它们产生的薄板厚度范围很大,可以产生不同颜色的彩虹,从金到洋红到蓝到绿都有。”“这有助于我们了解结构颜色在数百万年间是如何演变的。”研究小组发现,根据层厚度的增加,颜色会随着牛顿系列的变化而变化,牛顿系列是薄膜的典型颜色序列。

海洋生物学实验室主任资深作者尼帕姆·帕特尔(Nipam Patel)说:“颜色归结为鳞片的相对简单的变化:薄片的厚度。”“我们相信这将是一个遗传上易处理的系统,可以使我们识别出可以控制结构着色的基因和发育机制。”他们确定了一个可以调节叶片结构颜色的基因optix,目前正在寻找其他候选基因。

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