Еще 47 миллионов лет назад бабочки создавали свои красочные мерцающие узоры на крыльях не с помощью красителей, а с помощью наноструктур. Об этом свидетельствуют хорошо сохранившиеся окаменелости бабочек из карьера Мессель недалеко от Франкфурта. «Это самый ранний пример так называемых структурных цветов у бабочек», - сообщает международная исследовательская группа в журнале «PloS Biology». Это показывает, что в среднем эоцене насекомые уже развили сложные оптические механизмы.
Структурные цвета производят типичное мерцание и переливы, которые сегодня проявляют многие жуки, бабочки и некоторые птичьи перья. Эти цвета обычно служат сигналами, по которым сородичи узнают друг друга, или предназначены для сдерживания врагов. Таким образом, такие цвета предоставляют ученым ценную информацию об образе жизни современных и ископаемых животных.
Поскольку хрупкие структуры чешуи крыльев у ископаемых бабочек редко сохраняются, ранее не было доказательств существования таких структурных цветов у первобытных мотыльков, говорят исследователи. Только теперь окаменелости с хорошо сохранившимися деталями чешуи крыльев позволили реконструировать первоначальную окраску крыльев ископаемой бабочки.
Двойная раскраска
Реликвии произошли от первобытного родственника сегодняшних баранов - довольно мелких, часто металлически-зеленоватых блестящих бабочек. Хотя на первый взгляд ископаемое кажется голубоватым, у бабочки были желтовато-зеленые вершины крыльев, когда она была живой.
«Эта окраска, вероятно, выполняла две функции: с одной стороны, она маскировала мотыльков, когда они сидели на листе», - пишут исследователи. С другой стороны, животных можно было легко узнать, когда они пили нектар красочного цветка. Этот цвет сигнализировал птицам и другим хищникам, что бабочки несъедобны и ядовиты. Такая окраска, полезная вдвойне, также известна у многих современных видов баранов.
Сложенные белковые чешуи крыла
Решающим фактором структурной окраски крыльев бабочки являются сотни тысяч крошечных, перекрывающихся крыловых чешуек. Покрытые ребрами и другими наноструктурами, они состоят из множества уложенных друг на друга слоев белков, между которыми находится воздух.
Наноструктура чешуек по-разному отражает разные части падающего света. Это делает чешуйки цветными. В случае многих структурных цветов это цветовое впечатление также меняется в зависимости от направления взгляда: иногда крыло кажется синим, затем снова зеленоватым или незаметно коричневым.
В случае ископаемых бабочек, однако, дополнительные наноструктуры подавляли эту радужность. «Мотыльки, казалось, хотели выглядеть одинаково со всех сторон - они не стремились к бросающемуся в глаза мерцанию», - говорит ведущий автор Мария Макнамара из Йельского университета в Нью-Хейвене.
Электронный микроскоп и тест на отражение
Для реконструкции исследователи сначала проанализировали структуру чешуек крыльев и их наноструктуры с помощью электронной микроскопии. Они также проверили, какие длины волн света весы отражают в разных средах - глицерине, спирте или воздухе. На основе этих данных ученые создали компьютерную модель, с помощью которой можно было воспроизвести точные оптические свойства структур.