科學家在昆蟲翅膀上尋到寶

劉錚

蒼蠅、蜜蜂、蚊子和飛蟻……乍看之下，它們的翅膀透明單調，平淡無奇。殊不知，就在這樸實的外表下，閃耀著一個如孔雀華羽般絢麗多彩、美輪美奐的世界。最近，在美國賓夕法尼亞大學一位生物學家的協(xié)助下，瑞典隆德大學的昆蟲學家葉卡捷琳娜·謝威托索瓦（Ekaterina Shevtsova）及其兩位同事幫我們摘掉了這層蒙眼布：當他們將透明翅膀置于暗色背景上時，一個五彩斑斕的世界霎時間浮出水面。更不可思議的是，除了繽紛的色彩外，不同物種、不同性別的昆蟲，其翅膀還有著各自獨特的穩(wěn)定圖案。

小小的翅膀或許能幫助昆蟲互相交流，識別同類，甚至還能幫助昆蟲學家區(qū)分外形相似的物種，這一發(fā)現(xiàn)令昆蟲學家們瞠目結舌。可是，昆蟲翅膀的華麗細節(jié)緣何能在人們眼皮底下隱藏這么久？

其實早在1843年，昆蟲學家克洛德·夏爾·古羅（Claude Charles Goureau）就已注意到昆蟲翅膀能反射彩色。“某天，我們在斜視這些半透明的無色膜翅時，發(fā)現(xiàn)其光禿禿的表面呈現(xiàn)出綠色和紅色的色調，其間偶爾還摻雜著橙色、紫色和藍色。”他在論文《昆蟲翅膀的彩虹色》（Mémoire sur lirisation des ailes des insectes）中這樣寫道。然而，這一發(fā)現(xiàn)很快被淹沒了——科學家們將其原理等同于肥皂泡效應：各種顏色因視角的轉換而隨機閃耀，一切皆是偶然。

之后，科學家漸漸遺忘了這一發(fā)現(xiàn)。畢竟，他們的研究環(huán)境和工作方法都不利于揭示真相：博物館的無數(shù)標本被分門別類地固定在各種白色背景上。葉卡捷琳娜·謝威托索瓦補充道：“以前，在實驗室和顯微鏡下，我們總是習慣用酒精浸濕這些微小的翅膀，或將其浸沒在一種含油物質中，然后放到明亮的背景上加以審視。”也就是說，研究人員每每都與正確的做法背道而馳。

事實上，只需將活體或干燥的標本置于黑色背景上，你便會洞悉透明翅膀的奧秘：它不僅有恒定的色彩，甚至還點綴有規(guī)則的圖案和紋理。葉卡捷琳娜·謝威托索瓦也是在無意中發(fā)現(xiàn)了翅膀的這一特征。有段時間，她為寫作博士論文而研究蒼蠅。“這很難解釋，某天，我拿著已經(jīng)悉心觀察過多次的蒼蠅標本，突然察覺其翅膀上有個圖案宛如一幅精妙絕倫的名家畫作，且極易被忽視。”

她的同事對此也無比錯愕。生物學家喬斯坦·柯杰倫德森（Jostein Kjaerandsen）表示：“如同熟識的世界瞬間崩塌，在我潛心研究多年的蠅翅上，竟閃爍著一個我從未發(fā)覺的標記系統(tǒng)。”

此后，研究團隊又將膜翅目昆蟲（一般有兩對膜質翅，如蜜蜂、飛蟻）與雙翅目昆蟲（僅有一對翅膀，如蒼蠅、蚊子）的諸多翅膀進行了系統(tǒng)類比。結果顯示，一幅幅精美的圖畫里閃耀著如彩虹般斑斕的色彩，只是唯獨缺少紅色這一許多昆蟲看不見的顏色。研究者們由此推斷，和蝴蝶一樣，昆蟲的翅膀亦有其特殊作用，尤其在求偶交配時充當著個體獨一無二的標記（不同性別的昆蟲有著各自不同的翅膀圖案）。“我們早就注意到昆蟲的許多古怪習性，只是一直不解其中原因。例如，一些昆蟲在閑逛時，為何其雙翅呈垂直狀。”這些顏色的發(fā)現(xiàn)者、巴黎自然史博物館的馬修·若龍（Mathieu Joron）強調說，“或許它們是在借此進行彼此交流吧。”

此外，瑞典的研究團隊還指出，濃艷的色彩正是源于兩束光線的相互疊加。具體地說，昆蟲的翅膀由兩層扁平的透明甲殼素組成。這兩層甲殼素可同時反射光線，而當反射回的光混合時便產生了顏色。具體看到什么色彩，取決于那一點的翅膀厚度，而翅膀的厚度不均則導致了彩虹色的呈現(xiàn)。對于同一種或同一屬的昆蟲而言，其翅膀的顏色相差無幾。因此，科學家們也可以根據(jù)翅膀區(qū)分外形相似的物種，即使面對用保護色來玩“障眼法”的機靈鬼，也能“火眼金睛”地看透其本質。

科學家有理由為此雀躍不已，發(fā)現(xiàn)昆蟲翅膀的秘密為昆蟲學研究打開了一個新領域，相信蒼蠅、飛蟻和其他蜂類的透明翅膀所蘊藏的秘密不久也將真相大白。

（摘自《看天下》2011年第18期）