L’analisi dei record fossili indica l’origine evolutiva dei colori strutturali degli insetti


Ricostruzione artistica del tipo di curculione studiato.

L’analisi di fossili vecchi di 13.000 anni suggerisce che le nanostrutture fotoniche negli insetti, che creano colori iridescenti colorati, possono avere avuto origine come mezzo di mimetizzazione.


Ricercatori dello Yale-NUS College di Singapore e dell’University College Cork (UCC) in Irlanda hanno analizzato le scaglie conservate di casi di ala di due parassiti fossili del tardo Pleistocene (circa 13.000 anni fa) per capire meglio l’origine delle nanostrutture a dispersione di luce presenti negli insetti attuali.

I ricercatori, guidati da Yale-NUS Assistant Professor of Science (Life Sciences) Vinod Kumar Saranathan e dai paleobiologi dell’UCC Drs Luke McDonald e Maria McNamara, hanno scoperto che le custodie alari dei weevil fossili contenevano “diamanti” fotonici conservati, uno dei tanti tipi di struttura nanoscopica di cristallo che interagisce con la luce per produrre alcuni dei colori più luminosi e puri in natura.

I rivestimenti esterni di molti insetti sono costituiti da unità ripetitive disposte in una formazione cristallina che interagiscono con la luce visibile per produrre colori strutturali, che tipicamente hanno un aspetto metallico e iridescente. Per molti di questi insetti, i colori iridescenti svolgono una varietà di funzioni tra cui la mimetizzazione, la segnalazione di potenziali compagni e l’avvertimento dei predatori. Ad oggi, la storia evolutiva di queste complesse strutture tissutali non è stata chiaramente definita. Questo studio mette in evidenza il grande potenziale del record fossile come mezzo per scoprire la storia evolutiva dei colori strutturali, non solo nei weevil ma anche in altri insetti, e apre la strada ad ulteriori ricerche sullo sviluppo di queste nanostrutture che diffondono la luce e sui colori vibranti che danno origine a queste nanostrutture.

I ricercatori hanno utilizzato potenti microscopi elettronici e tecniche all’avanguardia di diffusione dei raggi X di sincrotrone e di modellazione ottica per identificare e caratterizzare una rara nanostruttura di cristallo fotonico 3D nelle scaglie fossili dei weevil – le cui tonalità blu e verdi sono molto simili a quelle dei moderni weevil dello stesso genere – rivelando una disposizione simile al diamante. Le istanze di nanostrutture 3D sono estremamente rare nei reperti fossili. Questo studio segna la seconda volta che tali nanostrutture sono state trovate. L’unico altro caso di nanostrutture di questo tipo trovato nella documentazione fossile di un’altra specie è stato scoperto anche dall’Asst Prof Saranathan e dal Dr McNamara.

Il fatto che i colori verdi molto simili del substrato siano stati mantenuti per centinaia di migliaia di generazioni suggerisce che le stesse pressioni selettive per il camuffamento hanno agito su questi curculioni. Questo è coerente con un recente studio dell’Asst Prof Saranathan e del sistemista dei weevil Dr Ainsley Seago che suggerisce che i colori dei weevil si sono evoluti inizialmente per mimetizzarsi tra le foglie del loro sfondo, prima di diversificarsi per altre funzioni, come per segnalare potenziali compagni o scoraggiare i predatori.

L’asst Prof Saranathan, che ha un appuntamento concomitante presso il Dipartimento di Scienze Biologiche dell’Università Nazionale di Singapore, ha detto: “È molto interessante scoprire che gli insetti sembrano prima di tutto evolvere complesse architetture in nanoscala 3D per sfuggire ai predatori mimetizzandosi con il loro sfondo (di solito marrone o verde). Solo in seguito questi colori divergono per altri usi, come la segnalazione di potenziali compagni o come avvertimento ai predatori che l’insetto non è degno di essere mangiato”.

L’articolo è stato pubblicato sulla rivista della Royal Society Biology Letters ed è disponibile online.

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