Araştırma, böceklerin 200 milyon yıl önceki gerçek renklerini ortaya koyuyor
Fosiller genellikle sadece organizmaların yapısını koruyabilirler ve renkleri neredeyse her zaman hayal gücüne dayanır. Ancak Çin, Almanya ve Birleşik Krallık'tan bilim adamları, böcek fosillerindeki yapısal renkleri inceleyerek 200 milyon yıl önce böceklerin "gerçek renklerini" ortaya çıkardılar. Araştırma sonuçları, Amerikan "Science" dergisinin bir alt sayısı olan Science Advances'te 12 Nisan'da çevrimiçi olarak yayınlandı.
Böcekler, son derece zengin renkler gösteren, yeryüzünde en bol bulunan canlılardır. Böcek renkleri, pigment renkleri (kimyasal renkler) ve yapısal renkler olarak ikiye ayrılır; yapısal renkler, böcek gövdesinin mikro yapısını aydınlatan ışığın neden olduğu kırılma, kırılma ve girişim ile oluşur. Lepidopteran böcekler çeşitli güveler ve kelebekler içerir ve bunlar en tanıdık böceklerden biridir. Lepidoptera'nın kanatlarındaki pullar, çeşitli yapısal renkler üretebilen son derece hassas üç boyutlu mikro yapılara sahiptir. Birçok hayvan ve bitki yapısal renkler üretebilse de, lepidopteran böceklerin yapısal renkleri, tüm canlılar içinde en karmaşık ve en bol olanıdır. Uzun süredir, akademik topluluk böcek fosil ölçeklerinin optik yapısı hakkında çok az bilgiye sahip, bu da araştırmacıların lepidoptera ve yapısal renklerin kökenini ve erken evrimini anlamasını sınırlandırdı.
Son zamanlarda, Çin Bilimler Akademisi Nanjing Jeoloji ve Paleontoloji Enstitüsü'nden modern karasal ekosistemlerin kökeni ve erken evrimi üzerine araştırma ekibi, Avrasya'nın Mesozoyik güve örneklerinde yapısal rengin kesin kanıtlarını bulmak için yeni analitik teknikler kullandı ve böcek pulları ve renklerinin evrimi hakkında bilgi verdi. Yepyeni bir bakış açısı.
Araştırmacılar Wang Bo ve Zhang Haichun'un rehberliğinde, PhD öğrencisi Zhang Qingqing ve Nanjing Paleontoloji Enstitüsü'nden doktora sonrası öğrenci Ren Xiaoyin, Britanya, Almanya, Kazakistan ve Çin'den Jurassic güve örneklerinin yanı sıra Kretase Burma kehribarındaki Panoptera böcekleri üzerinde sistematik bir araştırma yaptı. Bu örnekler daha önce bildirilmiş ve çalışılmış olsa da, içlerindeki ölçek yapısı göz ardı edilmiştir. Ekip üyeleri ilk kez bu fosillerdeki ölçeklerin mikroyapısını ve olası yapısal rengini analiz etmek için optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu, transmisyon elektron mikroskobu, lazer konfokal mikroskop, üç boyutlu optik modelleme ve diğer teknolojileri kullandılar.
Çalışma, Ponteroptera böceklerinin dar yapraklı görünüme sahip tek bir erimiş pul katmanına sahip olduğunu ve morfolojilerinin bilinen tüm lepidopteran pullarından daha ilkel olduğunu buldu. Jurassic güve örneklerinin kanat pulları, en ilkel Lepidoptera'ya (Lepidoptera) şekil, üst yapı ve düzenleme bakımından çok benzerdir. Ölçeklerinin tümü kaynaşmıştır, yani, pulların üst ve alt katmanları epidermis ile doldurulmuştur ve ızgara benzeri değildir. Teraziler, bir tür çift katmanlı terazi, yani kiremit benzeri bir şekilde düzenlenmiş, küçük kaynaşmış teraziler (temel ölçekler) katmanıyla kaplı bir büyük erimiş terazi (kaplı terazi) katmanında düzenlenir. Mevcut yüksek Lepidoptera grupları çoğunlukla oyuk ölçeklere sahiptir: üst ve alt kısım, ortada karmaşık üç boyutlu bir yapı ve düz bir kese benzeri şekle sahip iki katmana bölünmüştür.
Çalışma, Jurassic güvelerinin pullarının balık kılçığına benzer nano seviyeli optik yapıları geliştirdiğini ve benzer ince yapıların yalnızca mevcut smallpteridae türlerinde görüldüğünü buldu. Araştırma ekibi, ölçek mikroyapısının üç boyutlu optik modelini yeniden yapılandırmak için fosil ölçekli verileri kullandı ve sonunda fosil güvesi tarafından üretilen yapısal rengi nicel olarak hesaplamak için optik simülasyon yazılımı ve bir ana çerçeve kullandı. Kapsamlı kanıtlar, erken Jura dönemindeki (yaklaşık 195 milyon yıl önce) güvelerin, yaşayan küçük kanatlı güvelere çok benzediğini göstermektedir.Kanat pulları zaten gümüş veya altın yapısal renkler üretebilen daha karmaşık bir optik yapıya sahiptir. Bu sadece böceklerin bilinen en eski gerçek rengi değil, aynı zamanda böceklerin en eski yapısal rengidir ve rekoru en az 130 milyon yıl öne çıkarır.
Önceki klasik gelişimsel biyoloji teorisi, içi boş ölçeklerin en ilkel durum olduğuna inanıyordu, ancak bu çalışma, füzyon ölçeklerinin en ilkel tip olduğunu ve bir tür çift katmanlı ölçeğin Lepidoptera'nın temel konfigürasyon özelliği olması gerektiğini gösterdi. Ek olarak, böcek kanadı pullarının ve tüylerinin evriminin ortak bir yönü olabilir. Önceleri tüylerin kuşlara özgü olduğu düşünülüyordu, ancak kuzeydoğu Çin'deki tüylü dinozor fosilleri, kuş olmayan dinozorlarda da tüylerin çok sayıda ortaya çıktığını gösteriyor. Benzer şekilde, çalışma, Lepidoptera ortaya çıkmadan önce yapısal olarak renklendirilmiş kanat pullarının (bazı bilinmeyen ölçek türleri dahil) bazı ilkel gruplarda (Pterodactyla gibi) yaygın olarak bulunduğunu gösterdi.
Çalışma ayrıca, nano seviyeli optik yapıların Mesozoyik kehribar, girinti ve baskı fosil örneklerinde korunabileceğini doğruladı ve eski hayvanların ve bitkilerin yapısal renklerinin restorasyonu için yeni bir pencere açtı.
Bu araştırma, Çin Bilimler Akademisi ve Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı tarafından finanse edildi. Nanjing Paleontoloji Enstitüsü'nde ressam olan Yang Dinghua, restorasyon haritasını çizdi.
Kağıt bilgisi: Zhang Qingqing, Mey W., Ansorge J., Starkey TA, McDonald LT, McNamara ME, Jarzembowski EA, Wichard W., Kelly R., Ren Xiaoying, Chen Jun, Zhang Haichun, Wang Bo * (2018) Fosil ölçekler lepidopteranların ve yapısal renklerin erken evrimini aydınlatır, Science Advances 4: e1700988. doi: 10.1126 / sciadv.1700988.
Burma'da Panoptera'nın böcekleri ve pul yapısı
Kretase güvelerinin ekolojik restorasyon haritası
Jurassic güvelerin (A-I) ve yaşayan küçük kanatlı güvelerin (J-M) ölçekli mikro yapıları. İngiliz fosil örnekleri (A-C); Kazakistan fosil örnekleri (D-F); Alman fosil örnekleri (G-I)
Fosil ölçeklerinin modellenmesi ve yapısal rengin simülasyon sonuçları
Kretase güvelerinin ekolojik restorasyon haritası
