Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một thí nghiệm giao phối có chọn lọc của một nhà lai tạo bướm tò mò đã khiến các nhà khoa học hiểu sâu hơn về cách tạo ra màu cánh bướm và tiến hóa.
Một thí nghiệm giao phối có chọn lọc của một nhà lai tạo bướm tò mò đã khiến các nhà khoa học hiểu sâu hơn về cách tạo ra màu cánh bướm và tiến hóa. Nghiên cứu dẫn đầu bởi các nhà khoa học tại Đại học California, Berkeley và Phòng thí nghiệm sinh học biển, Hole Hole, được công bố ngày hôm nay trên eLife .
Khi các nhà sinh vật học bắt gặp những con bướm buckeye của nhà lai tạo – thường có màu nâu – đôi cánh màu xanh rực rỡ thông qua giao phối có chọn lọc, họ đã nhảy vào cơ hội khám phá điều gì gây ra sự thay đổi màu sắc của những vảy nhỏ, chồng chéo tạo ra khảm màu của cánh và mô hình. Họ phát hiện ra rằng buckey và các loài Junonia khác có thể tạo ra cầu vồng màu sắc cấu trúc chỉ bằng cách điều chỉnh độ dày của lớp đáy của vảy cánh (lamina), tạo ra màu ánh kim giống như bong bóng xà phòng.
Màu cấu trúc thường được sử dụng ở bướm và các động vật khác để tạo màu xanh lam và xanh lục được tạo ra bởi các cấu trúc siêu nhỏ tương tác với ánh sáng để tăng cường một số màu sắc và làm giảm bớt những màu khác. Ngược lại, màu sắc được tạo ra bởi sự hấp thụ các màu cụ thể (bước sóng) của ánh sáng và thường được sử dụng để tạo ra các màu như vàng, cam và nâu.
“Thật ngạc nhiên khi thấy rằng lamina, một tấm mỏng trông rất đơn giản và đơn giản, là nguồn màu cấu trúc quan trọng nhất trong rất nhiều vảy cánh bướm”, tác giả đầu tiên Rachel Thayer nói. Các nghiên cứu trước đây về màu sắc cấu trúc chủ yếu tập trung vào một số ví dụ cực đoan và chủ yếu liên quan đến việc phân tích các hình dạng 3D phức tạp trên đỉnh của vảy.
Đầu tiên, nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng màu xanh trong cánh buckeye được chọn lọc trên thực tế là màu cấu trúc và được tạo ra chủ yếu bởi lamina. Sau đó, họ so sánh các vảy màu xanh này với các vảy màu nâu hoang dã, và tìm thấy cùng một kiến trúc chung ngoại trừ lamina dày hơn khoảng 75 phần trăm trong các vảy màu xanh. Cuối cùng, họ đã đo độ dày lamina ở chín loài Junonia và một loài thứ mười, Precis octavia , và tìm thấy mối quan hệ nhất quán với màu quy mô.
Trong mỗi loài Junonia , màu cấu trúc đến từ lamina. Và chúng đang tạo ra một loạt các độ dày lamina tạo ra cầu vồng có màu sắc khác nhau, mọi thứ từ vàng đến đỏ tươi đến xanh lam đến xanh lục. Điều này giúp các nhà khoa học hiểu màu sắc cấu trúc đã phát triển như thế nào trong hàng triệu năm. Nhóm nghiên cứu tìm thấy màu sắc thay đổi khi độ dày lamina tăng theo loạt của Newton, một chuỗi màu đặc trưng cho các màng mỏng.
Tác giả cao cấp Nipam Patel, giám đốc Phòng thí nghiệm sinh học biển cho biết: “Màu sắc có một sự thay đổi tương đối đơn giản trong thang đo: độ dày của lamina”. “Chúng tôi tin rằng đây sẽ là một hệ thống có thể biến đổi gen có thể cho phép chúng tôi xác định các gen và cơ chế phát triển có thể kiểm soát màu sắc cấu trúc.” Họ đã xác định được một gen, optix , có thể điều chỉnh màu sắc cấu trúc lamina và hiện đang tìm kiếm các ứng cử viên khác.
Thật may mắn khi người nông dân nuôi bướm, Edith Smith, đã chọn buckeyes ( Junonia coenia ) cho thí nghiệm giao phối của mình. Vì nhiều lý do, nó là một loài lý tưởng cho các nhà khoa học làm việc. “Bộ gen của buckeye được giải trình tự và các phòng thí nghiệm khác đang làm việc với nó và đã phát triển một số công cụ và giao thức thử nghiệm,” Patel nói. “Và nó phát triển hợp lý trong phòng thí nghiệm, đó là một điểm cộng lớn vì nhiều loài bướm có thể khó nuôi.”
Buckeyes của Smith cho thấy “sự tiến hóa nhanh chóng” từ vảy nâu sang màu xanh đã giúp chúng hiểu rằng cùng một cơ chế điều chỉnh độ dày lamina có thể tạo điều kiện cho sự thay đổi tiến hóa có thể kéo dài vài thế hệ hoặc hàng triệu năm.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Phòng thí nghiệm sinh học biển . Bản gốc được viết bởi Diana Kenney. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :