Gli scienziati cinesi, usando la tecnologia di giunzione CRISPR-CAS9, hanno unito il segmento del gene del colore da una farfalla Morpho in una tarantola, ottenendo un risultato psichedelico. La nuova livrea del celebre ragno, di color blu cangiante, sembra qualcosa di assurdo, di impossibile. Eppure è tutto vero.
Come è possibile questo blu? Le ali di una farfalla Morpho sono alcune delle strutture più brillanti in natura, e tuttavia non contengono pigmenti blu: sfruttano la fisica della luce su scala nanometrica.
Ci sono più di 140.000 specie di farfalle e falene nel mondo, che svolazzano in tutti i continenti tranne l’Antartide. Le loro ali contengono innumerevoli motivi e colori, fornendo strumenti fondamentali per mimetizzarsi, trovare compagni e spaventare i predatori.
Ci sono migliaia di minuscole cellule, note come squame, sulle ali delle farfalle. Da lontano, le file e le file di scale sembrano vividi motivi che decorano le ali di una farfalla. Ma da vicino, ogni scala è come una goccia di vernice in un dipinto di Pointillist o una piastrella in un mosaico; rappresentano una singola unità di colore.
Ogni scala è … una singola cellula e, per quanto riguarda le cellule, sono enormi, molto più grandi delle cellule tipiche dei nostri corpi. Una cellula del sangue umano ha una dimensione di circa 10 micron – una dimensione abbastanza tipica per una cellula del nostro corpo. Una cellula di farfalla è … enorme, lunga circa 50 micron e lunga 200-250 micron.
Alcune scaglie di farfalle sono colorate da pigmenti. Ma altri si affidano a qualcosa chiamato “colore strutturale” – la produzione di colore da forme elaborate di dimensioni nanometriche che riflettono e piegano la luce. Il colore strutturale è il motivo per cui percepiamo la farfalla Morpho , un tipo abbagliante di farfalla blu trovata in Sud America, Messico e America Centrale, come blu brillante, insieme a piume di pavone, scarafaggi iridescenti e occhi blu. Il blu è uno dei colori più rari realizzati come un pigmento. La maggior parte degli animali non può produrre pigmenti blu.
Un’area di ricerca in corso nel laboratorio è incentrata sul colore strutturale delle farfalle in relazione alla biologia evolutiva evolutiva. I ricercatori stanno lavorando per capire come vengono costruite le nanostrutture nelle ali delle farfalle durante la terza fase del loro ciclo di vita, noto come sviluppo della pupilla. Patel e Null volevano osservare come il colore strutturale prende forma sulle ali.
Poiché ciò si verifica normalmente all’interno della pupa opaca di un Morpho e non è visibile, rimuovono le ali dalle pupe, le fanno crescere in una capsula di Petri, quindi studiano il processo. Come sviluppare una fotografia o spazzolare la vernice su una tela bianca, i colori e i motivi appaiono lentamente sulle ali bianche spettrali nel tempo – come mostrato in brevi film in time-lapse , hanno filmato diverse specie di farfalle.
Le creste sulla superficie della bilancia sono un componente chiave che influenza il modo in cui l’ala rifrange la luce . (Video per gentile concessione di Nipam Patel / UC Berkeley)
Gli scienziati, che usano microscopi ad alta potenza per studiare le loro materie, sperano che focalizzandosi su ciò che è molto piccolo, la loro ricerca possa essere applicata in modo innovativo in futuro.
“La cosa interessante di questo lavoro è che in contrasto con il modo in cui le persone attualmente imitano i colori strutturali presenti in natura – utilizzando processi industriali depositano strati di metalli pesanti con elettricità costosa e ad alta intensità energetica – farfalle e falene si sono evolute un modo per creare questi colori sbalorditivi con una serie di molecole di zucchero “, afferma Null.
“Sembrano essere i componenti di base di tutte le cellule animali. Il programma genetico che controlla la creazione delle nanostrutture è elegante, robusto e fatto in un modo che non è pericoloso per la vita dell’animale. Se riusciamo a capire come le farfalle fai quello che fanno, abbiamo il potenziale per applicare ciò che impariamo a una vasta gamma di problemi come la creazione di automobili che hanno la loro “vernice” cresciuta dalla superficie della loro lamiera, cosmetici vividi che sono intrinsecamente sicuri per l’uso con test minimi, e persino rendere le celle solari più efficienti “.