肌动蛋白研究揭示蝴蝶翅膀如何获得鲜艳的色彩

一项新的研究揭示了蝴蝶翅膀如何获得鲜艳色彩的秘密。使用尖端的超分辨率显微镜，谢菲尔德大学和中央激光设施的研究人员已经能够研究蝴蝶鳞片的发育阶段，追踪它们从毛毛虫到蝴蝶的形成过程。

这项发表在《自然通讯》杂志上的新研究揭示了肌动蛋白(蝴蝶鳞片中的一种蛋白质)协调了彩色结构的复杂排列。

当将彩色鳞片与暗色鳞片进行比较时，谢菲尔德的科学家们注意到，彩色鳞片的肌动蛋白束更密集，形成更多的反射脊。

研究人员使用强大的显微镜观察了肌动蛋白在鳞片生长和颜色形成过程中的变化，证明了肌动蛋白对于创造蝴蝶颜色至关重要，并且可能是所有蝴蝶的普遍过程。

这些结构色可以承受恶劣的环境，例如强烈的直射阳光，因为没有颜料会被漂白或损坏。

通过研究蝴蝶翅膀着色背后的机制，研究人员希望深入了解更广泛的细胞结构形成领域，包括传感和诊断方面的潜在应用，这对于包括医学在内的一系列技术可能很重要。

该研究还为受大自然自身创造启发的创新技术的发展创造了机会。

基于结构颜色的技术模仿了蝴蝶鳞片的反射特性，在传感器和医疗诊断等领域具有广阔的应用前景，可以为传统实验室方法之外提供快速、响应的解决方案。

该研究的主要作者、谢菲尔德大学物理与天文学系的安德鲁·帕内尔博士说：“肌动蛋白就像一位裁缝，布置并固定这些结构的排列，以塑造鲜艳的颜色。一旦肌动蛋白完成工作后，它会离开牢房，就像裁缝中去除别针一样。

“蝴蝶级纳米结构是一种强大的方法，可以使颜色持久明亮，不会因太阳紫外线而褪色或漂白。世界各地的博物馆都藏有这方面的直接证据。

“我们需要转向以自然为灵感的方式来制造如此鲜艳的颜色。这将是更大规模的新型可持续油漆和涂料。”

该论文的合著者、谢菲尔德大学生物科学学院的尼古拉·纳多博士说：“我发现令人着迷的是，在变态过程中，蝴蝶能够产生这些极其复杂的结构，这些结构的图案如此错综复杂。

“了解它们是如何做到这一点以及它是如何受细胞内机器控制的，使我们对生物结构如何更普遍地形成以及我们如何复制这些过程有了新的见解。”

STFC 中央激光设施的埃丝特·加西亚 (Esther Garcia) 博士说：“作为一名显微镜学家，参与这个项目非常令人兴奋，我们以前所未有的细节水平可视化了蝴蝶鳞片。

“这项研究不仅提供了有关这些细胞微小部分的新信息，而且还为其他有兴趣研究其他生物体中类似结构的科学家提供了一个工具。”

谢菲尔德大学生物科学学院的助理研究员、该论文的第一作者维多利亚·劳埃德 (Victoria Lloyd) 博士说：“证明破坏肌动蛋白会消除颜色是关键。它强调了肌动蛋白在产生鲜艳颜色方面所发挥的动态且不可或缺的作用。”在蝴蝶鳞片中。”