Restauration écologique des mites dans la forêt d'ambre du Crétacé birman. Crédit :Yang Dinghua
Les chercheurs peuvent-ils déterminer la couleur d'un insecte vieux de 200 millions d'années ? Des scientifiques de Chine, L'Allemagne et le Royaume-Uni ont de nouvelles preuves qui révèlent la vraie couleur des insectes fossiles. La recherche a été publiée récemment dans Avancées scientifiques .
Les couleurs structurelles ont évolué chez une myriade d'animaux et de plantes et résultent de la diffusion sélective de la longueur d'onde de la lumière incidente. De telles couleurs sont généralement plus vives et visuellement saisissantes que celles produites par pigmentation et sont souvent multifonctionnelles, jouant un rôle important dans la signalisation sexuelle intraspécifique, aposématisme et crypsis.
Les lépidoptères présentent dans leurs écailles certaines des couleurs structurelles les plus diverses produites par les insectes. Cette diversité a sans aucun doute contribué au succès évolutif de l'ordre. Malgré un intérêt soutenu pour la structure, développement, et les propriétés photoniques et autres propriétés biomimétiques des écailles de lépidoptères dans les études néontologiques, ainsi que des recherches récentes sur les couleurs structurelles des coléoptères fossiles et des plumes, l'histoire évolutive profonde des écailles et des couleurs structurelles chez les lépidoptères est mal comprise.
Récemment, des chercheurs de l'Institut de géologie et de paléontologie de Nanjing (NIGP) de l'Académie chinoise des sciences et leurs collègues d'Allemagne et du Royaume-Uni ont signalé des architectures à l'échelle de lépidoptères jurassiques du Royaume-Uni, Allemagne, le Kazakhstan et la Chine, avec Tarachoptera (un groupe souche d'Amphiesmenoptera) de l'ambre birman du Crétacé moyen.
Ils ont utilisé la microscopie optique, microscopie électronique à balayage (MEB), microscopie électronique à transmission (MET) et microscopie confocale à balayage laser (CLSM) pour révéler la morphologie globale et l'ultrastructure des écailles.
Tarachoptera de l'ambre birman du Crétacé moyen. Crédit :ZHANG Qingqing et al.
En utilisant les paramètres ultrastructuraux identifiés dans les spécimens du Jurassique, ils ont démontré l'utilisation de la modélisation optique pour décrire les propriétés optiques théoriques de l'arrangement à l'échelle bicouche de type 1, fournissant ainsi la première preuve de couleurs structurelles dans les archives fossiles d'insectes.
Les lépidoptères du Jurassique présentent un vêtement à l'échelle bicouche de type 1 :une couche supérieure de grandes, écailles de couverture fusionnées et une couche inférieure de petits, écailles du sol fusionnées. Cet arrangement d'échelle, plus une ornementation en chevrons préservée sur la surface de l'écaille de couverture, est presque identique à ceux de certains Micropterigidae existants. De manière critique, les ultrastructures à l'échelle fossile possèdent des périodicités mesurant de 140 à 2000 nm et sont donc capables de diffuser la lumière visible.
La modélisation optique confirme que les mécanismes de diffusion liés à la diffraction dominent les propriétés photoniques des écailles de la couverture fossile, qui aurait affiché des teintes métalliques à large bande comme dans de nombreux Micropterigidae existants.
Les écailles de tarachopteran fossiles présentent une suite unique de caractéristiques, y compris la petite taille, forme allongée-spatulée, ornementation striée et disposition irrégulière, fournissant un nouvel aperçu de l'évolution précoce des écailles de lépidoptères. Combiné, ces nouveaux résultats fournissent la première preuve d'une coloration structurelle chez les lépidoptères fossiles et soutiennent l'hypothèse selon laquelle les écailles des ailes fusionnées et le revêtement bicouche de type?1 sont des caractéristiques fondamentales du groupe.
Ailes et écailles de lépidoptères du Jurassique et de Micropterigidae existants. Crédit :ZHANG Qingqing et al.
"Ces résultats ont des implications plus larges, " a déclaré le professeur WANG Bo du NIGP, le chef du groupe de recherche. L'occurrence répandue des écailles des ailes chez les lépidoptères du Jurassique et chez les tarachopteres suggère fortement que les écailles des ailes (y compris certains morphotypes peut-être inconnus) étaient répandues chez les amphiménoptères à tige avant leur apogée chez les lépidoptères.
Compte tenu de la présence de coloration structurelle chez ces lépidoptères fossiles basaux, l'avènement des principaux clades de lépidoptères au Crétacé soulève la possibilité que ce rayonnement taxonomique ait pu s'accompagner d'une diversité accrue dans la forme des écailles, microstructure et effets optiques.
Des études futures caractériseront la réponse optique des nanostructures d'écailles dans d'autres spécimens fossiles et fourniront des preuves de la présence de pigments d'écailles chez les lépidoptères fossiles afin d'informer les modèles de l'évolution des couleurs structurelles chez les lépidoptères.
