Поступая так, они произвели первое структурное изменение цвета у животного, повлияв на эволюцию. Открытие может иметь значение для физиков и инженеров, пытающихся использовать эволюционные принципы при разработке новых материалов и устройств.
Исследование опубликовано на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.«Что мы сделали, так это вообразили новый целевой цвет для крыльев бабочки, не зная, достижим ли этот цвет, и выбрали для него постепенно, используя популяции живых бабочек», — сказала Антония Монтейро, бывший профессор экологии и эволюционная биология в Йельском университете, сейчас в Национальном университете Сингапура.
В этом случае Монтейро и ее команда изменили цвет крыла бабочки Bicyclus anynana с коричневого на фиолетовый. Им потребовалось всего шесть поколений селекции.Мало что известно о том, как развивались структурные цвета в природе, хотя в последние годы исследователи активно изучали такие механизмы.
Большинство попыток биомимикрии связаны с поиском желаемого результата в природе и просто попыткой скопировать его в лаборатории.«Сегодня инженеры по материалам создают сложные материалы для выполнения множества функций. Пространство параметров для проектирования таких материалов огромно, поэтому нелегко найти оптимальную конструкцию», — сказал Хуэй Цао, председатель Йельского факультета прикладной физики. , который также работал над исследованием. «Вот почему мы можем учиться у природы, которая нашла оптимальные решения во многих случаях в результате естественной эволюции на протяжении миллионов лет».Действительно, объяснили ученые, алгоритмы естественного отбора могут одновременно выбирать несколько характеристик, что является стандартной рабочей процедурой в естественном мире.
Желаемый цвет крыльев бабочки был достигнут за счет изменения относительной толщины чешуек крыла, в частности нижней пластинки. Менее чем за год селекционного разведения изменился цвет с коричневого на фиолетовый.Одна из причин, по которой Bicyclus anynana была выбрана для эксперимента, по словам Монтейро, заключалась в том, что у нее есть родственники, у которых дважды независимо развились фиолетовые цвета на крыльях.
Воспроизведя такое изменение в лаборатории, команда Йельского университета показала, что популяции бабочек обладают высоким уровнем генетической изменчивости, регулирующей толщину чешуек, что позволяет им быстро реагировать на новые условия отбора.«Мы просто подумали, что, если естественный отбор смог изменить окраску крыльев у представителей этого рода бабочек, возможно, мы тоже сможем», — сказал Монтейро.