Kunnen onderzoekers de kleur bepalen van een 200 miljoen jaar oud insect? Wetenschappers uit China, Duitsland en het VK hebben nieuw bewijs dat de ware kleur van fossiele insecten onthult. Het onderzoek is onlangs gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang .

Structurele kleuren zijn geëvolueerd in een groot aantal dieren en planten en zijn het resultaat van de golflengte-selectieve verstrooiing van invallend licht. Dergelijke kleuren zijn doorgaans levendiger en visueel aantrekkelijker dan kleuren die via pigmentatie worden geproduceerd en zijn vaak multifunctioneel, een belangrijke rol spelen bij intraspecifieke seksuele signalering, aposematisme en crypsis.

Lepidoptera vertonen in hun schubben enkele van de meest uiteenlopende structurele kleuren die door insecten worden geproduceerd. Deze diversiteit heeft ongetwijfeld bijgedragen aan het evolutionaire succes van de orde. Ondanks aanhoudende belangstelling voor de structuur, ontwikkeling, en fotonische en andere biomimetische eigenschappen van lepidoptera-schubben in neontologische studies, evenals recent onderzoek naar structurele kleuren in fossiele kevers en veren, de diepe evolutionaire geschiedenis van schalen en structurele kleuren in lepidoptera is slecht begrepen.

Onlangs, onderzoekers van het Nanjing Institute of Geology and Palaeontology (NIGP) van de Chinese Academy of Sciences en hun collega's uit Duitsland en het VK rapporteerden schaalarchitecturen van Jurassic Lepidoptera uit het VK, Duitsland, Kazachstan en China, samen met Tarachoptera (een stamgroep van Amphiesmenoptera) van Birmese barnsteen uit het midden van het Krijt.

Ze gebruikten optische microscopie, scanning elektronenmicroscopie (SEM), transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) en confocale laserscanningmicroscopie (CLSM) om de grove morfologie en ultrastructuur van de schalen te onthullen.

Met behulp van de ultrastructurele parameters die zijn geïdentificeerd in Jurassic-monsters, ze demonstreerden het gebruik van optische modellering om de theoretische optische eigenschappen van de type-1 dubbellaagse schaalrangschikking te beschrijven, daarmee het vroegste bewijs van structurele kleuren in het fossielenbestand van insecten.

De Jurassic lepidopterans vertonen een type 1 dubbellaagse schaalvestiture:een bovenlaag van grote, versmolten dekselschubben en een onderlaag van kleine, gefuseerde grondschalen. Deze schaalindeling, plus geconserveerde visgraatversiering op het oppervlak van de dekselschaal, is bijna identiek aan die van enkele bestaande Micropterigidae. Kritisch, de ultrastructuren op fossiele schaal bezitten periodiciteiten van 140-2000 nm en zijn daarom in staat om zichtbaar licht te verstrooien.

Optische modellering bevestigt dat diffractie-gerelateerde verstrooiingsmechanismen de fotonische eigenschappen van de fossiele bedekkingsschalen domineren, die breedband metaalachtige tinten zou hebben getoond zoals in tal van bestaande Micropterigidae.

De fossiele tarachoptera-schubben vertonen een unieke reeks kenmerken, inclusief kleine maat, langwerpige spatelvorm, geribbelde versieringen en onregelmatige opstelling, het verstrekken van nieuw inzicht in de vroege evolutie van lepidoptera schalen. gecombineerd, deze nieuwe resultaten leveren het vroegste bewijs voor structurele kleuring bij fossiele lepidoptera en ondersteunen de hypothese dat gefuseerde vleugelschubben en de type-1 dubbellaagse bedekking fundamentele kenmerken van de groep zijn.

"Deze bevindingen hebben bredere implicaties, " zei Prof. WANG Bo van NIGP, de leider van de onderzoeksgroep. Het wijdverbreide voorkomen van vleugelschubben in Jura-lepidoptera en in tarachoptera suggereert sterk dat vleugelschubben (inclusief enkele mogelijk onbekende morfotypes) wijdverspreid waren in stam Amphiesmenoptera voorafgaand aan hun hoogtepunt in de Lepidoptera.

Gezien de aanwezigheid van structurele kleuring in deze basale fossiele lepidoptera, de komst van grote lepidoptera-clades door het Krijt verhoogt de mogelijkheid dat deze taxonomische straling gepaard is gegaan met een grotere diversiteit in schaalvorm, microstructuur en optische effecten.

Toekomstige studies zullen de optische respons van schaalnanostructuren in andere fossiele specimens karakteriseren en bewijs leveren voor de aanwezigheid van schaalpigmenten in fossiele lepidoptera om modellen te informeren over de evolutie van structurele kleuren in lepidoptera.