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Como as borboletas fazem asas transparentes: os cientistas veem o invisível
Muitos animais desenvolveram táticas de camuflagem para autodefesa, mas algumas borboletas e mariposas foram ainda mais longe: desenvolveram asas transparentes, tornando-as quase invisíveis aos predadores.
Por Laboratório Biológico Marinho - 10/06/2021


Uma borboleta glasswing alimentando-se de flores na Costa Rica. A notável transparência dessas borboletas permite que sejam "invisíveis" e o revestimento anti-reflexo de suas asas ajuda a evitar que sejam desfeitas por qualquer clarão de luz solar que caia de suas asas. Crédito: Nipam Patel

Muitos animais desenvolveram táticas de camuflagem para autodefesa, mas algumas borboletas e mariposas foram ainda mais longe: desenvolveram asas transparentes, tornando-as quase invisíveis aos predadores.

Uma equipe liderada por cientistas do Laboratório Biológico Marinho (MBL) estudou o desenvolvimento de uma dessas espécies, a borboleta de asa de vidro, Greta oto, para descobrir os segredos dessa tecnologia invisível natural. Seu trabalho foi publicado no Journal of Experimental Biology .

Embora as estruturas transparentes em animais estejam bem estabelecidas, elas aparecem com muito mais frequência em organismos aquáticos . "É uma questão biológica interessante porque simplesmente não existem muitos organismos transparentes na terra", observa o autor principal Aaron Pomerantz, um Ph.D. candidato em Biologia Integrativa na Universidade da Califórnia, Berkeley. "Então, perguntamos: qual é a base real de desenvolvimento de como eles criam suas asas transparentes?"

As asas de borboleta são conhecidas por seus padrões coloridos, criados por escamas quitinosas minúsculas e sobrepostas que refletem ou absorvem vários comprimentos de onda de luz para produzir cores. Pomerantz diz que embora a coloração da escala tenha sido intensamente estudada, a investigação das origens do desenvolvimento da transparência em borboletas terrestres não havia sido feita antes. "Transparência é o oposto da cor", diz ele.

Espécies Haetera de borboleta transparente. Crédito: Aaron Pomerantz

Pomerantz e seus co-autores, incluindo seu Ph.D. O orientador e Diretor do MBL Nipam Patel, inspirou-se no trabalho dos alunos do curso de Embriologia do MBL, no qual Patel leciona. "Decidi trazer para o curso algumas das espécies transparentes de borboletas e mariposas que tinha na minha coleção, as quais nunca realmente olhei em detalhes, e apresentá-lo como um desafio para os alunos verem como essas asas eram transparentes". Patel diz. "Um grupo de alunos fez isso imaginando as asas com vários microscópios. E eles perceberam que, de qualquer maneira que você pudesse imaginar para tornar a asa transparente, alguma borboleta ou mariposa havia descoberto como fazer isso. Foi isso que nos fez olhar em mais detalhes no desenvolvimento da transparência. "

Com base nesse trabalho, os pesquisadores usaram microscopia confocal e eletrônica de varredura para construir uma escala de tempo de desenvolvimento de como a transparência emerge em Greta oto, do estágio pupal à idade adulta. Eles descobriram que as asas da borboleta de asa de vidro se desenvolvem de maneira diferente das espécies opacas, com uma densidade menor de células em escala precursora nas áreas que mais tarde se desenvolverão como transparentes. Em um estágio muito inicial, o crescimento de escamas e morfologias diferiam, com escamas finas e semelhantes a cerdas se desenvolvendo em regiões transparentes e morfologias de escala plana e redonda em regiões opacas.
 
"O que Greta oto faz é fazer menos escamas e fazê-las nessas formas muito diferentes e parecidas com cerdas", explica Patel. "Mas tirar as escalas do caminho é apenas parte do problema de criar transparência. Aaron também fez uma série de observações sobre nanoestruturas na asa que evitam o brilho da luz solar intensa. Quando a luz atinge essas pequenas matrizes de nanoestruturas, ela não t refletem - vai direto. Isso dá uma transparência muito melhor ", diz ele.

"Como humanos, achamos que somos tão brilhantes porque descobrimos como colocar uma camada anti-reflexo no vidro, mas as borboletas basicamente descobriram isso há dezenas de milhões de anos", diz Patel.

Uma borboleta glasswing em uma folha. Crédito: Aaron Pomerantz

Escalas de asas incomuns e nanoestruturas são apenas parte da história. Uma segunda camada de nanopilares de hidrocarboneto ceroso fica no topo da superfície da asa, fornecendo propriedades anti-reflexivas adicionais. Os pesquisadores examinaram a refletividade das asas antes e depois de remover a camada de cera com hexano.

"Medimos a quantidade de luz refletida na asa", disse Pomerantz. "Esses experimentos demonstraram que essa camada superior foi muito importante para ajudar a reduzir o brilho." A análise bioquímica mostrou que a camada cerosa é composta principalmente por n-alcanos de cadeia longa, semelhantes aos encontrados em outras espécies de insetos. "Eles são considerados principalmente como algo que ajuda a evitar que um inseto resseque ou desidrate. Mas, neste caso, parece que eles são usados ​​para essas propriedades anti-reflexo também."

As direções de pesquisas futuras podem incluir um aprofundamento em como essas estruturas transparentes evoluíram. Pomerantz aponta que "se pudermos aprender mais sobre como a natureza cria novos tipos de nanoestruturas, isso pode ser muito informativo para aplicações humanas." O trabalho está tornando os segredos da transparência natural consideravelmente menos opacos.

 

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