В крыльях бабочек обнаружили необычные фигуры

За прекрасные переливающиеся цвета крыльев бабочек отвечают не пигменты, а особые геометрические образования из клеток крыльев. Впервые энтомологи США изучили их в трёхмерном пространстве и выяснили, что хитин поверхности образует структуру типа гироидной (gyroid).

Обитательница Амазонии – бабочка вида Parides sesotris – одна из счастливиц, исследованных нынешней группой учёных (фото Richard Prum/Yale University).

Учёные рассмотрели чешуйки на крыльях "летающих цветков" при помощи метода рентгеновского малоуглового рассеяния (small angle X-ray scattering). В качестве подопытных насекомых были выбраны пять видов бабочек, принадлежащих к голубянкам и парусникам.

Гироидная структура отражает свет столь же красиво, как фотонные кристаллы. В своей статье в PNAS авторы исследования утверждают, что, по крайней мере, за зелёный оттенок крыльев отвечали именно такие образования.

Фотографии поверхности чешуек и моделирование её внутренней структуры на компьютере (иллюстрация PNAS).

Гироид – структуру, бесконечно соединяющуюся и повторяющуюся во всех трёх измерениях, обладающую минимально возможной поверхностью – в 1970 году впервые описал американский физик Алан Шён (Alan Schoen). Он подыскивал ультралёгкий и ультрапрочный материал для космических аппаратов.

Но до того как до него додумался человек, природа уже создала нечто подобное. Отметим, что ранее учёные тоже рассматривали чешуйки крыльев бабочек, но лишь их двумерные компоненты, от того выводы были не полны.

Похожую на гироид структуру образуют несколько "сплетённых" между собой мыльных пузырей (слева). Только у гироида плоскости поверхности никогда не пересекаются. Также в гироидной структуре нет прямых линий и её нельзя поделить на симметричные фрагменты. Справа: модель, созданная самим Шёном (фото с сайта wired.com).

Авторы открытия объясняют, что свет попадает в лабиринт отверстий и ходов и преломляется. В зависимости от строения отражается свет какой-то определённой длины волны. А в сумме образуются переливы различных цветов. Возможно, бабочки регулируют параметры такой структуры, вырабатывая в разных областях разные белки.