蝴蝶的起源是神奇的。毛毛虫轻轻地依偎在茧里，变成了仙女般的生物，每只翅膀上都有精心排列的虹彩鳞片。科学家们一直在拼凑这种神奇的变形是如何发生的。现在，他们已经解决了另一个问题：规模的形成。
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麻省理工学院的一组科学家通过直接观察毛毛虫蜕变成彩色蝴蝶的蛹，记录了昆虫鳞片的转变。令人惊叹的镜头和精选图像于周一发布在《PNAS》 上。
这些蝴蝶的翅膀不仅仅是美丽。了解它们的结构图最终可能有利于窗户和热系统等建筑材料，甚至可以为纺织品带来飘逸的品质。
麻省理工学院机械工程副教授、该研究的合著者马蒂亚斯·科勒(Mathias Kolle)在一份声明中表示：“之前的研究提供了特定发展阶段的令人信服的快照；不幸的是，他们没有揭示尺度结构增长的过程。我们需要看到更多才能开始更好地理解它。”
首先，研究人员在毛毛虫开始变形时小心地将其薄如纸的蛹切成薄片。然后，它们剥去正在发育的翅膀的角质层或覆盖物，露出下面萌芽的鳞片。
但为了确保即将出生的蝴蝶宝宝的安全，他们在切口上放置了透明的覆盖物。这样，毛毛虫就可以继续自然进化，团队也获得了很大的优势。
麻省理工学院机械工程系研究员、该研究的主要作者安东尼·麦克杜格尔（Anthony McDougal）指出：“本文重点研究蝴蝶翅膀表面的东西.但在表面之下，我们还可以看到看起来像胡萝卜的细胞当细胞组织起来时，根部就会扎根并与其他根部建立联系，而在表面上，我们可以看到这一切——这真的很美丽。”
为了隔离半透明的鳞片结构，该团队使用“斑点区域”来突出每个通风的彩色薄片。它们不使用传统的光束（传统光束往往很宽，可能会因紫外线辐射而损坏鳞片），而是在特定点发出微小的光点。
麻省理工学院机械工程和生物工程教授彼得·苏（Peter So）说：“一片斑点就像成千上万的萤火虫，产生一片发光的斑点。” “通过使用这种方法，我们可以隔离来自不同层的光，并可以重建信息以有效地绘制出3D 结构。”
那么结果是什么呢？ - 惊险。
尽管镜头中有一堆噪点（主要是左上角的鳞片边缘），但鳞片演变的步骤很容易看到。几天之内，细胞开始排列并排列成瓦片状图案，其中一些细胞被推到其他细胞下面。
随着它们的不断生长，它们会以意想不到的方式形成其特有的脊线。鳞片并没有像研究人员怀疑的那样逐渐皱起成手风琴形状，而是突然形成波浪形状。该团队希望在未来的项目中更深入地研究山脊形成的确切机制。
麦克杜格尔说：“其中许多阶段以前都是已知和见过的，但现在我们可以将它们全部拼凑起来并持续观察正在发生的事情，这为我们提供了有关鳞片如何形成的更详细信息。” ”
从童话到现实
除了神秘的吸引力之外，蝴蝶的翅膀也令人着迷，因为它们为许多人造物体提供了理想的蓝本，尤其是它们的鳞片，具有一些功利的特征。
研究小组指出，这种复杂的结构有助于昆虫在炎热时降温，并在雨天时沿着背部流水。但也许最引人注目的是，这些鳞片利用了一种称为结构着色的概念，它无需任何颜料即可发出颜色。
与标准颜料或染料（吸收或反射特定波长的电磁辐射并发出相应颜色）相比，结构着色不依赖于化学成分。相反，物理结构是关键。
在蝴蝶翅膀上，每个鳞片的位置都可以使光线发生独特的散射；我们的眼睛接收到与这种散射相关的特定颜色。这就是为什么一些闪亮的昆虫在不同角度会变色的原因。
事实上，结构色激发了一些不同产品的灵感，例如研究人员创造的可持续闪光，他们希望能够减少微塑料的使用。麦克杜格尔说：“例如，这种策略可能会被用来赋予汽车和建筑物颜色和自清洁特性。” “现在我们可以学习蝴蝶对这些复杂的微米和纳米结构材料的结构控制。”
事实证明，蝴蝶的翅膀不仅仅只是娇嫩而已。它们是由鳞片偶然建造而成，鳞片可能是我们所拥有的最接近仙尘的东西。
