All’inizio, gli scienziati hanno catturato in video la crescita delle ali di farfalla all’interno del bozzolo

uno di poesie più famose Di Gerard Manley Hopkins Inizia elogiando il fenomeno dell’iridescenza. È rappresentato dalle ali colorate dei cacciatori di re e dalle libellule nel poema di Hopkins, ma si possono trovare iridescenze anche nelle ali delle cicale e delle farfalle, in alcune specie di coleotteri e nelle piume dai colori vivaci dei pavoni maschi. Ora, un team di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology ha catturato per la prima volta in video la crescita scheletrica unica delle ali di una farfalla – continuamente, mentre la farfalla si sviluppa all’interno del suo bozzolo. I ricercatori descrivono i loro risultati in un nuovo articolo pubblicato negli Atti della National Academy of Sciences.

come ho scritto primaI brillanti colori iridescenti nelle ali di una farfalla non provengono da alcuna molecola di pigmento ma da come si formano le ali. È un esempio naturale di ciò che i fisici chiamano Cristalli fotonici. Le scaglie della chitina (un polisaccaride comune negli insetti) sono disposte come tegole. Fondamentalmente, costituiscono un file reticolo di diffrazione, tranne che i cristalli fotonici producono colori specifici, o specifiche lunghezze d’onda della luce, mentre i reticoli di diffrazione producono l’intero spettro, proprio come un prisma.

Conosciuti anche come materiali a banda proibita ottici, i cristalli fotonici sono “sintonizzabili”, il che significa che sono disposti con precisione in modo tale da bloccare determinate lunghezze d’onda della luce consentendo il passaggio di altre. Regola la struttura modificando la dimensione delle tessere e i cristalli diventano sensibili a una diversa lunghezza d’onda. (In realtà, il tonchio arcobaleno può essere controllato Sia la dimensione delle sue squame che la quantità di chitina utilizzata per regolare quei colori secondo necessità.)

Ancora meglio (dal punto di vista applicativo), la percezione del colore non dipende dall’angolo di visione. E le scale non sono solo per l’estetica; Aiutano a proteggere l’insetto dagli elementi. Ci sono diversi tipi di Cristalli sintetici fotoniciMa acquisire una comprensione migliore e più dettagliata di come queste strutture crescono in natura potrebbe aiutare gli scienziati a progettare nuovi materiali con qualità simili, come finestre di colore chiaro, superfici autopulenti per auto ed edifici o persino tessuti impermeabili. Le banconote possono includere motivi iridescenti cifrati per contrastare i falsari.

Le ali di farfalla hanno a lungo affascinato gli scienziati, sin dalla prima documentazione di tale crescita delle ali nel 1938. Ora disponiamo di tecniche di imaging più avanzate, che gettano più luce su questo complesso processo. “Studi precedenti Presentare scatti avvincenti in specifiche fasi di sviluppo; Sfortunatamente, non rivelano la linea temporale in corso e la sequenza di ciò che sta accadendo man mano che le strutture di scala crescono”, Il coautore Matthias Kohli ha dichiarato:, ingegnere meccanico al MIT. “Avevamo bisogno di vedere di più per iniziare a capirlo meglio”.

Il team ha raccolto gruppi di farfalle dipinte (Vanessa Cardoy) In laboratorio, monitorare attentamente le larve in contenitori individuali fino a quando le larve hanno perso la pelle. Una volta che i bruchi sono stati racchiusi in un bozzolo e ha avuto inizio la trasformazione finale in farfalle, i ricercatori hanno iniziato a registrare il processo. Hanno fatto affidamento su due approcci chirurgici per ottenere una visione interna dello sviluppo delle ali nei bozzoli.

In primo luogo, i ricercatori hanno esposto la porzione anteriore della pelle rimuovendo una porzione della cuticola con un bisturi; I bozzoli sono stati anestetizzati per questa procedura. Hanno quindi posizionato una copertura di vetro sottile sull’area asportata utilizzando del bioadesivo e sigillata con una lampada portatile per il trattamento della luce dentale.

Per immaginare le ali posteriori, il team del MIT ha afferrato sia la cuticola del bozzolo che la sutura frontale e l’ha piegata verso la testa. L’ala di poppa e quella di poppa erano separate da una striscia di composto dentale. Ancora una volta, i ricercatori hanno utilizzato un vetro di copertura per proteggere l’ala esposta e fornire una finestra nel bozzolo, sigillando la finestra in posizione con un composto dentale.

Tuttavia, i ricercatori avevano bisogno di un tipo speciale di imaging per catturare la formazione dell’ala, poiché semplicemente illuminare un ampio raggio di luce sull’ala può danneggiare le cellule. La soluzione: microscopia a riflessione in fase di speckle-bonding, che consiste nel far brillare molti piccoli punti di luce in punti specifici dell’ala.

“Il campo maculato è come migliaia di lucciole che generano un campo di punti luce”, Il coautore Peter Su ha detto, uno dei tre esperti in questo tipo di imaging che hanno collaborato agli esperimenti. “Utilizzando questo metodo, possiamo isolare la luce proveniente da diversi strati e possiamo ricostruire le informazioni per mappare efficacemente una struttura tridimensionale”.