隐形的翅膀分析赏析,一只隐形的翅膀

牠如何长出一双「隐形的翅膀」?——玻璃翼蝶的成长日誌 蝴蝶的

蝴蝶的美丽源于它们千变万化的翅膀。这些颜色是门面和雨伞。明亮显眼的群体警告捕食者不要靠近!小心它们有毒(即使有些蝴蝶其实没毒XD);拟态动物可以巧妙地将自己伪装成自然环境中的枯叶和树木,以欺骗捕食者的眼睛,或者像迅猛龙的眼睛一样用翅膀吓唬捕食者。大多数蝴蝶视颜色为生命,但对于玻璃翅蝴蝶来说.就是不显色。它的翅膀几乎像玻璃一样透明。即使在飞行的时候,也像穿了一件隐形的袍子,让大家很难注意到它的存在。毕竟这个蝴蝶世界的“小透明”是怎么生长的?为什么它成为科学家开发新型减反射材料的重要灵感?我们去看看吧!

00-1010玻璃翅蝶又称宽纹黑脉蝶(学名:Greta oto,俗称翼蝶),属于凤蝶科蛱蝶科,主要分布在中南美洲的雨林和山区。它们的蛋壳变化多端,有的光滑透明如珍珠,有的饰有小鳞片,有的刻有纹路。

玻璃蝶又称宽脉黑脉蝴蝶,俗称翼蝶,是蛱蝶科宽脉黑脉蝴蝶的一个属。图//EOL幼虫,它们主要以菊属植物为食,菊属植物中含有有毒的生物碱,可以储存在幼虫体内。当一些鸟吃了它们,它们可能会腹泻,甚至中毒而死。玻璃翼蝴蝶总是与众不同。即使属于鳞翅目,也不像其他蝴蝶那样具有鳞翅目的商标特征。取而代之的是,——只成虫身上覆盖着鳞片状的毛发。取而代之的是像玻璃一样光滑透明的翅膀,成虫喜欢吃有“毒”味的食物,如菊科(含生物碱)、马缨丹属植物等。

鳞翅目标志性特征——成虫浑身长满鳞片状毛。图//EOL可以从罂粟中分离生物碱——吗啡。图/Wikipedia

玻璃翼蝶的成长日誌

玻璃翅蝶是如何产生如此独特的翅膀的?Nipam H. Patel和他的同事首次在《实验生物学杂志》上发表了光翅翼龙的详细生长时间序列。他们在化蛹的不同时间点(16、30、48、60小时)对其进行解剖,观察翅膀形成模式的变化(图1)。

在化蛹开始的16小时,与其他鳞翅目物种一样,它们的蛹翼由一层薄而对称的上皮组织组成,然后许多表皮细胞已经分化为平行的感觉器官前体细胞(以下简称SOP细胞)。Patel等人在翅形成早期发现,翅透明区的SOP细胞密度低于不透明区,因此他们猜测光翅翼手目翅上透明区和不透明区形成的关键点是SOP细胞密度的差异,这导致了以后两个区域SOP细胞的调节不同,进而影响了成翅两个区域鳞片密度和表面翅膜分布的极端差异。

化蛹后30小时,光翅翼螨的SOP细胞开始分化成人类神经胶质细胞的鳞片细胞和窝状细胞。鳞片细胞主要位于翅膀内部,而界面上皮细胞主要负责连接各鳞片细胞,位于翅膀表面。此外,他们通过染色技术发现翅膀上开始出现由肌动蛋白组成的小圆柱形增殖鳞片,这些增殖鳞片甚至长到了翅膀表面之外。在这个阶段,透明翼区的鳞片细胞类似于不透明区未分化的鳞片细胞,就像吹成椭圆形的气球。

化蛹后48小时,鳞状细胞开始扩张扩散,此时透明翼区和不透明翼区开始分道扬镳!不透明的翅区(尤其是翅周围的有色边界)有粗大的肌动蛋白束,鳞片细胞圆形扁平。另一方面,透明翼区的鳞状细胞开始向上延伸,两种类型的细胞(短倒三角形和狭长鬃毛)在其中交替分布。

化蛹后60小时,透明翅中的短倒三角形鳞状细胞的两个角开始从“触须”中伸出,形成两个天线状细胞并开始延伸生长,而长鬃鳞状细胞已经长到一定长度,甚至可以弯曲。非透明翼区的鳞状细胞会长得更长、更宽、更平(叶状),并在尖端形成锯齿。

翅的发育随化蛹时间而变化。图中,品红色荧光是SOP细胞,绿色荧光是肌动蛋白,粉色荧光是鳞状细胞膜。化蛹30小时后,透明翼区和不透明翼区的细胞分布密度差异很大。化蛹48小时后,两个区域的细胞开始发育成完全不同的类型。图一/

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