ziemia
Autor: Olga Orzyłowska-Śliwińska | dodano: 2012-08-09
Skąd się biorą barwy skrzydeł motyli?

(Fot. Muhammad Mahdi Karim/Wikipedia)

Skąd się biorą barwy skrzydeł motyli?

Odpowiada dr n. biol. Olga Orzyłowska-Śliwińska, redaktor Świata Nauki.

Skrzydło motyla jest dwuwarstwową błoną rozpiętą na rusztowaniu z tzw. żyłek. Na jego powierzchni znajdują się dachówkowato ułożone łuski będące w rzeczywistości zmodyfikowanymi, spłaszczonymi włoskami. Każda powstaje z jednej komórki. To właśnie one decydują o ubarwieniu skrzydeł, a właściwie ich pigmenty lub struktura, co pozwala wyróżnić barwy pigmentowe i strukturalne.

Pigmenty mają różnorodne pochodzenie – m.in. mogą być wytwarzane przez organizm owada, a kryterium ich podziału zależy od prekursorów, z których powstają. Wymienić tu można bardzo powszechne u motyli melaniny, czyli bezpostaciowe polimery cząsteczek wytworzonych podczas utleniania związków fenolowych. Ponieważ ich synteza wiąże się ze skomplikowanymi procesami biochemicznymi, barwniki te powstają jako ostatnie podczas rozwoju łusek wewnątrz poczwarki. Warunkują barwy czarne oraz od brunatnych poprzez czerwonobrązowe aż do ochrowożółtych. Inne pigmenty – pterydyny – są pochodnymi kwasu moczowego i odpowiadają za kolory biały, żółty i czerwony. Występują u bielinkowatych (leukopterydyna), rusałkowatych, pazi i modraszków. Pojawiają się jako pierwsze podczas rozwoju łusek. Tuż potem dochodzi do syntezy ommochromów (prekursor: tryptofan), ciekawych z tego względu, że występują również w oczach owadów, gdzie biorą udział w fotorecepcji. Przypuszczalnie było to ich pierwsze przeznaczenie, a dopiero później ewolucja „postanowiła”, że będą decydować o ubarwieniu ciała. Skrzydłom nadają kolory od żółtego po czerwonobrązowy. Występują na przykład u rusałkowatych. Do barwników należą też niebieskozielone biliny (powszechne u gąsienic motyli), spotykane w łuskach bielinkowatych, paziowatych i perłowców. Wyróżnia się także papiliochromy – żółte i czerwone związki powstające w wyniku połączenia dwóch szlaków metabolicznych, które zaczynają się odpowiednio od tyrozyny i tryptofanu. Spotyka się je u motyli z rodziny paziowatych.

Barwniki mogą też mieć pochodzenie roślinne – motyle zjadają je w stadium gąsienicy. Są to głównie flawonoidy i karoteny. Flawonoidy występują na przykład u pazi (pochodne kwercetyny i kempferolu) oraz modraszków, odpowiadając za żółte elementy ich skrzydeł. U polowca szachownicy barwnik jest pobierany podczas żerowania gąsienic na trawach, m.in. na kupkówce. Z kolei karotenoidy warunkują nie tylko żółcie, lecz także brązy i czerwienie.

Bardzo często za ubarwienie motyla odpowiada kilka pigmentów, lecz pojedyncza łuska zawiera tylko jeden z nich. Barwy pigmentowe zazwyczaj są ciepłe.

Inaczej sprawa się ma z barwami strukturalnymi, nazywanymi też optycznymi. Ponieważ wynikają one ze specyficznej budowy łusek, nie wymagają obecności pigmentów, chociaż oczywiście skrzydła o barwach strukturalnych często je również zawierają. Poszczególne łuski skrzydła mogą się różnić pod względem budowy. O postrzeganych przez nas barwach decyduje światło rozpraszane przez nanostruktury (listewki bądź coś zbliżonego do kryształów) łusek. Tworzy je chityna oraz uwięzione w niej powietrze. Gdy układają się względem siebie regularnie, w równych odstępach, dochodzi do rozpraszania spójnego, tj. interferencji, dyfrakcji i wzmacniania odbitych fal światła widzialnego. Dzięki temu dostrzegamy barwy zielone, niebieskie (jak u modraszka) i fioletowe, a jeśli spojrzymy pod odpowiednim kątem, skrzydła zyskają metaliczny połysk. Gdybyśmy byli motylami, dostrzeglibyśmy też różnice w polaryzacji światła, czyli sygnały ważne w komunikacji między partnerami. Z kolei rozpraszanie niespójne występuje wówczas, kiedy mikrostruktury są ułożone względem siebie w sposób przypadkowy, w odległości porównywalnej z długością fali światła widzialnego. W ten sposób powstaje kolor biały – łuski mają specyficzną strukturę i nie zawierają pigmentów. Co ciekawe, tłuszcz nasycający kutykulę może „zneutralizować” barwy strukturalne i sprawić, że o kolorystyce zdecydują barwy pigmentowe .

Niektóre motyle (przeziernik osowiec) nie mają łusek na skrzydłach i w związku z tym są zupełnie przezroczyste.

Oczywiście kolory motylich skrzydeł pojawiły się nie bez powodu – mają swoje biologiczne znaczenie: działają odstraszająco, ułatwiają kamuflaż, pomagają zdobyć samicę bądź odgrywają rolę w termoregulacji. Ponieważ w różnych sytuacjach potrzeba owadowi czegoś innego, często kolorowa jest tylko górna strona skrzydeł, a spodnia ma barwę ochronną (szare, ciemne i jasne plamy) – dzięki temu motyl ze złożonymi skrzydłami wtapia się w otoczenie.

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 01/2011 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
11/2017
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Listopad
17
W 1833 r. urodził się Lucjan Rydel, polski lekarz, okulista, profesor i rektor Uniwersytetu Jagiellońskiego.
Warto przeczytać
Zmyl trop to użyteczna, ale i pełna powabu oraz przekonująca, kieszonkowa esencja wszystkiego, co chcielibyście wiedzieć o obronie przed inwigilacją.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Olga Orzyłowska-Śliwińska | dodano: 2012-08-09
Skąd się biorą barwy skrzydeł motyli?

(Fot. Muhammad Mahdi Karim/Wikipedia)

Skąd się biorą barwy skrzydeł motyli?

Odpowiada dr n. biol. Olga Orzyłowska-Śliwińska, redaktor Świata Nauki.

Skrzydło motyla jest dwuwarstwową błoną rozpiętą na rusztowaniu z tzw. żyłek. Na jego powierzchni znajdują się dachówkowato ułożone łuski będące w rzeczywistości zmodyfikowanymi, spłaszczonymi włoskami. Każda powstaje z jednej komórki. To właśnie one decydują o ubarwieniu skrzydeł, a właściwie ich pigmenty lub struktura, co pozwala wyróżnić barwy pigmentowe i strukturalne.

Pigmenty mają różnorodne pochodzenie – m.in. mogą być wytwarzane przez organizm owada, a kryterium ich podziału zależy od prekursorów, z których powstają. Wymienić tu można bardzo powszechne u motyli melaniny, czyli bezpostaciowe polimery cząsteczek wytworzonych podczas utleniania związków fenolowych. Ponieważ ich synteza wiąże się ze skomplikowanymi procesami biochemicznymi, barwniki te powstają jako ostatnie podczas rozwoju łusek wewnątrz poczwarki. Warunkują barwy czarne oraz od brunatnych poprzez czerwonobrązowe aż do ochrowożółtych. Inne pigmenty – pterydyny – są pochodnymi kwasu moczowego i odpowiadają za kolory biały, żółty i czerwony. Występują u bielinkowatych (leukopterydyna), rusałkowatych, pazi i modraszków. Pojawiają się jako pierwsze podczas rozwoju łusek. Tuż potem dochodzi do syntezy ommochromów (prekursor: tryptofan), ciekawych z tego względu, że występują również w oczach owadów, gdzie biorą udział w fotorecepcji. Przypuszczalnie było to ich pierwsze przeznaczenie, a dopiero później ewolucja „postanowiła”, że będą decydować o ubarwieniu ciała. Skrzydłom nadają kolory od żółtego po czerwonobrązowy. Występują na przykład u rusałkowatych. Do barwników należą też niebieskozielone biliny (powszechne u gąsienic motyli), spotykane w łuskach bielinkowatych, paziowatych i perłowców. Wyróżnia się także papiliochromy – żółte i czerwone związki powstające w wyniku połączenia dwóch szlaków metabolicznych, które zaczynają się odpowiednio od tyrozyny i tryptofanu. Spotyka się je u motyli z rodziny paziowatych.

Barwniki mogą też mieć pochodzenie roślinne – motyle zjadają je w stadium gąsienicy. Są to głównie flawonoidy i karoteny. Flawonoidy występują na przykład u pazi (pochodne kwercetyny i kempferolu) oraz modraszków, odpowiadając za żółte elementy ich skrzydeł. U polowca szachownicy barwnik jest pobierany podczas żerowania gąsienic na trawach, m.in. na kupkówce. Z kolei karotenoidy warunkują nie tylko żółcie, lecz także brązy i czerwienie.

Bardzo często za ubarwienie motyla odpowiada kilka pigmentów, lecz pojedyncza łuska zawiera tylko jeden z nich. Barwy pigmentowe zazwyczaj są ciepłe.

Inaczej sprawa się ma z barwami strukturalnymi, nazywanymi też optycznymi. Ponieważ wynikają one ze specyficznej budowy łusek, nie wymagają obecności pigmentów, chociaż oczywiście skrzydła o barwach strukturalnych często je również zawierają. Poszczególne łuski skrzydła mogą się różnić pod względem budowy. O postrzeganych przez nas barwach decyduje światło rozpraszane przez nanostruktury (listewki bądź coś zbliżonego do kryształów) łusek. Tworzy je chityna oraz uwięzione w niej powietrze. Gdy układają się względem siebie regularnie, w równych odstępach, dochodzi do rozpraszania spójnego, tj. interferencji, dyfrakcji i wzmacniania odbitych fal światła widzialnego. Dzięki temu dostrzegamy barwy zielone, niebieskie (jak u modraszka) i fioletowe, a jeśli spojrzymy pod odpowiednim kątem, skrzydła zyskają metaliczny połysk. Gdybyśmy byli motylami, dostrzeglibyśmy też różnice w polaryzacji światła, czyli sygnały ważne w komunikacji między partnerami. Z kolei rozpraszanie niespójne występuje wówczas, kiedy mikrostruktury są ułożone względem siebie w sposób przypadkowy, w odległości porównywalnej z długością fali światła widzialnego. W ten sposób powstaje kolor biały – łuski mają specyficzną strukturę i nie zawierają pigmentów. Co ciekawe, tłuszcz nasycający kutykulę może „zneutralizować” barwy strukturalne i sprawić, że o kolorystyce zdecydują barwy pigmentowe .

Niektóre motyle (przeziernik osowiec) nie mają łusek na skrzydłach i w związku z tym są zupełnie przezroczyste.

Oczywiście kolory motylich skrzydeł pojawiły się nie bez powodu – mają swoje biologiczne znaczenie: działają odstraszająco, ułatwiają kamuflaż, pomagają zdobyć samicę bądź odgrywają rolę w termoregulacji. Ponieważ w różnych sytuacjach potrzeba owadowi czegoś innego, często kolorowa jest tylko górna strona skrzydeł, a spodnia ma barwę ochronną (szare, ciemne i jasne plamy) – dzięki temu motyl ze złożonymi skrzydłami wtapia się w otoczenie.