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sábado, octubre 16, 2021
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Cómo las mariposas de alas de vidrio hacen crecer sus alas invisibles

En una pequeña carpa en medio de la selva tropical de Panamá, Aaron Pomerantz montó un laboratorio de campo improvisado, lleno de microscopios, reactivos químicos y delicados equipos de laboratorio.

A veces, hacía tanto calor que Pomerantz, un biólogo integrador de la Universidad de California, Berkeley, luchaba por evitar que su propio sudor contaminase sus delicadas muestras de lepidópteros. Buscaba algo casi invisible: mariposas transparentes conocidas como alas de cristal.

Las raras mariposas «son como fantasmas en la selva», dice Nipam Patel, Ph.D. de Pomerantz. asesor. Ahora, Pomerantz y Patel han hecho más que solo encontrar las mariposas, también han resuelto un misterio perdurable: cómo sus alas son transparentes en primer lugar.

La mariposa de alas de cristal ( Greta oto ), un volador del tamaño de una pelota de béisbol que vive en América Central y del Sur, es una de las cientos de especies de mariposas con alas transparentes. Esta rara adaptación lo ayuda a evadir a los depredadores potenciales. En comparación con otras especies transparentes, como las libélulas, las alas de cristal son aún más hábiles para revolotear por la selva tropical sin ser notadas porque sus alas no brillan ni brillan con la luz del sol.

Patel, que normalmente estudia la evolución de los artrópodos, tiene un interés de por vida en las alas de vidrio y una colección de decenas de miles que ha reunido desde los 8 años. Para comprender qué hace que las criaturas sean tan sigilosas, Patel, ahora director del Laboratorio de Biología Marina en Woods Hole, Massachusetts, pidió a un grupo de estudiantes graduados que tomaran imágenes microscópicas de las alas de una docena de especies de mariposas transparentes.

Sus estudiantes descubrieron que “de todas las formas en que se puede pensar en ser transparente, alguna mariposa o polilla se ha dado cuenta”, dice Patel. Las alas de una mariposa consisten en una capa delgada y membranosa de un polímero natural llamado quitina, que generalmente está cubierta con pequeñas escamas que se asemejan a baldosas entrelazadas. Las especies con alas transparentes han encontrado formas de mover la luz alrededor de estas escamas, produciendo menos, girándolas verticalmente o simplemente eliminándolas.

El grupo descubrió que las alas de vidrio no solo producen menos escamas, sino que también convierten muchas de esas escamas en cerdas, lo que permite que la luz pase a través de las alas con mayor facilidad. Usando un microscopio electrónico de barrido, Pomerantz también descubrió que pequeños montículos entre las cerdas, conocidos como nanopilares, están recubiertos con una capa de cera.

Los nanopilares parecen ayudar a reducir el deslumbramiento, dice Pomerantz. El deslumbramiento ocurre cuando la luz golpea una superficie y rebota en el mismo ángulo, como si golpeara un espejo. Los nanopilares «desbastan» la superficie de las alas y hacen que la luz rebote en múltiples ángulos , difundiendo el reflejo, escribieron los investigadores el mes pasado en el Journal of Experimental Biology . “Debido a que son tan pequeños, actúan como pequeños topes de velocidad”, dice Pomerantz.

Además, la capa cerosa ralentiza la luz que pasa a través de las alas porque es más densa que el aire, como obligar a alguien a nadar a través de la melaza. Esa reducción en la velocidad suaviza el impacto de la luz que golpea las escamas, reduciendo aún más el deslumbramiento. Quitar las alas de vidrio de su recubrimiento ceroso y nanopilares resultó en alas que eran brillantes, dice Pomerantz.

Aunque muchas especies transparentes, incluido el hiperiido del tamaño de una mano, han desarrollado estos reductores de velocidad microscópicos, el recubrimiento de cera es un hallazgo nuevo y algo desconcertante, dice Sonke Johnsen, biólogo de la Universidad de Duke. Eso es porque la capa de quitina de las mariposas es fuerte y la adición de la capa de cera la debilita. «¿Por qué renunciar a esas increíbles ventajas que se obtienen con la quitina para reemplazarla con esta cera?» Johnsen pregunta. «Apuesto a que hay más en la historia que van a descubrir».

Comprender estas propiedades antirreflectantes podría algún día ayudar a los investigadores a canalizar la luz de manera eficiente en los paneles solares y crear lentes antirreflejos más baratos para cámaras o anteojos. Pero por ahora, Pomerantz y Patel quieren centrarse en cómo evolucionaron las alas de cristal a partir de antepasados ​​no transparentes, utilizando la genómica para identificar los genes clave.

“Es fascinante saber cómo la naturaleza resuelve problemas realmente interesantes como este”, dijo Patel. “Puede pagar más por los anteojos que tienen un revestimiento antirreflectante. Pero, por supuesto, esencialmente, las mariposas se dieron cuenta de eso hace quizás decenas de millones de años «.