多様な中生代昆虫の構造色

Structural colours in diverse Mesozoic insects.

• Chenyang Cai
• Erik Tihelka
• Yanhong Pan
• Ziwei Yin
• Rixin Jiang
• Fangyuan Xia
• Diying Huang

抄録

自然界で最も純粋で強烈な色である構造色は、光がナノスケールの屈折率の変調を介して散乱されたときに発生します。化石中の原色は、絶滅した生物間の生態学的相互作用と色の機能的進化を照らし出している。ここでは、白亜紀中期の琥珀に生息する多様な昆虫の鮮やかな金属色の複数の例を報告する。走査型電子顕微鏡と透過型電子顕微鏡は、滑らかな外表面と化石スズメバチのエピキューティクル内の5つの交互に電子密度の高い層と電子ルーセント層を明らかにし、多層リフレクター、動物や植物でさえ最も一般的な生物光ナノ構造が、琥珀の化石の色の例外的な保存に責任があることを示唆している。反射スペクトルの理論モデル化に基づいて、514nmの波長の反射ピークが計算され、白色光の下で観察された青緑色に対応しています。スズメバチ、カブトムシ、ハエの化石に見られる緑色から青色の構造色は、カモフラージュとして機能していた可能性が高いが、体温調節などの他の機能も否定できない。この発見は、節足動物の構造色の進化の決定的な証拠を提供するだけでなく、古代動物のナノ構造が地質学的な時間を経て保存される可能性に光を当てるものである。

Structural colours, nature's most pure and intense colours, originate when light is scattered via nanoscale modulations of the refractive index. Original colours in fossils illuminate the ecological interactions among extinct organisms and functional evolution of colours. Here, we report multiple examples of vivid metallic colours in diverse insects from mid-Cretaceous amber. Scanning and transmission electron microscopy revealed a smooth outer surface and five alternating electron-dense and electron-lucent layers in the epicuticle of a fossil wasp, suggesting that multilayer reflectors, the most common biophotonic nanostructure in animals and even plants, are responsible for the exceptional preservation of colour in amber fossils. Based on theoretical modelling of the reflectance spectra, a reflective peak of wavelength of 514 nm was calculated, corresponding to the bluish-green colour observed under white light. The green to blue structural colours in fossil wasps, beetles and a fly most likely functioned as camouflage, although other functions such as thermoregulation cannot be ruled out. This discovery not only provides critical evidence of evolution of structural colours in arthropods, but also sheds light on the preservation potential of nanostructures of ancient animals through geological time.