Cómo las mariposas hacen alas transparentes: los científicos ven lo invisible

Muchos animales han desarrollado tácticas de camuflaje para la autodefensa, pero algunas mariposas y polillas lo han llevado aún más lejos: han desarrollado alas transparentes, haciéndolas casi invisibles para los depredadores.

Un equipo dirigido por investigadores del Laboratorio de Biología Marina (MBL) estudió la evolución de una de esas especies, la mosca de alas de vidrio, Greta oto, para descubrir los secretos de esta técnica de sigilo natural. Su trabajo fue publicado Revista de biología experimental.

Aunque las estructuras transparentes en los animales están bien establecidas, son mucho más comunes en los organismos acuáticos. “Es un tema biológico interesante porque la Tierra simplemente no tiene tantos organismos transparentes”, señala el autor principal, el Dr. Aaron Pomerantz. Licenciado en Biología Integrativa, Universidad de California, Berkeley. “Entonces preguntamos, ¿cuál es la base real para el desarrollo de cómo crean sus alas transparentes?”

Las alas de las mariposas son conocidas por sus patrones coloridos creados con pequeñas escamas de quitina superpuestas que reflejan o absorben diferentes longitudes de onda de luz para producir colores. Pomerantz dice que aunque los colores en la escala se han estudiado intensamente, la naturaleza de desarrollo de la transparencia de las mariposas en el suelo no se había estudiado antes. “La transparencia es una especie de opuesto al color”, dice.

Pomerantz y sus autores, incluido Ph.D. El asesor y director de MBL, Nipam Patel, inspiró el trabajo de los estudiantes del curso de embriología de MBL en el que Patel enseña. “Decidí traer algunas especies transparentes de mariposas y koi de mi colección a mi curso que nunca miré en detalle, y desafié a los estudiantes a ver qué tan transparentes eran estas alas”, dice Patel. “Un grupo de estudiantes lo hizo imaginando alas con diferentes microscopios. Y se dieron cuenta de que en casi cualquier forma en que se pueda pensar en la transparencia de las alas, alguna mariposa o polilla había descubierto cómo hacerlo. Nos hizo buscar la apertura en el desarrollo. “

Con base en ese trabajo, los investigadores utilizaron microscopía electrónica confocal y de barrido para construir una escala de tiempo de desarrollo de cómo surge la transparencia en el muestreo de Greta, desde la etapa de la pupila hasta la edad adulta. Descubrieron que las alas de la mosca del ala de vidrio se desarrollan de manera diferente a las especies opacas, y su densidad celular precursora es menor en áreas que luego se desarrollan como transparentes. En una etapa muy temprana, el crecimiento de las escamas y las morfologías diferían, con escamas delgadas, en forma de cerdas que se desarrollaban en áreas transparentes, y escamas circulares planas con morfologías en áreas opacas.

“Lo que hace Greta oto es hacer menos escamas y darles formas muy diferentes, parecidas a cerdas”, explica Patel. “Pero quitar las escamas es solo una parte del problema de crear transparencia. Aaron también hizo varias observaciones sobre las nanoestructuras de las alas que evitan el deslumbramiento en la luz del sol brillante. Cuando la luz incide en estas pequeñas nanoestructuras, no lo hace” No se refleja – pasa directamente. Así que ofrece una transparencia mucho mejor ”, dice.

“Como seres humanos, creemos que somos tan brillantes porque nos dimos cuenta de cómo se coloca un revestimiento antirreflectante en el vidrio, pero las mariposas básicamente se dieron cuenta hace decenas de millones de años”, dice Patel.

Las escamas de alas y las nanoestructuras inusuales son solo parte de la historia. La segunda capa de columnas nanop que contienen hidrocarburos cerosos se encuentra por encima de la superficie del ala, lo que proporciona propiedades antirreflejos. Los investigadores estudiaron la reflectividad de las alas antes y después de quitar la capa de cera con hexano.

“Medimos la cantidad de luz reflejada por las alas”, dice Pomerantz. “Estos experimentos demostraron que la capa superior era muy importante para reducir el deslumbramiento”. El análisis bioquímico mostró que la capa cerosa se compone principalmente de n-alcanos de cadena larga, similar a otras especies de insectos. “Se considera principalmente que ayudan a prevenir la deshidratación o la deshidratación de los insectos. Pero en este caso, parece que también se utilizan para estas propiedades antideslumbrantes”.

Las direcciones futuras de la investigación pueden incluir una comprensión más profunda de cómo evolucionaron estas estructuras abiertas. Pomerantz señala que “si podemos aprender más sobre cómo la naturaleza crea nuevos tipos de nanoestructuras, puede ser muy informativo para los humanos”. El trabajo hace que los secretos de la transparencia natural sean mucho menos opacos.