Padronização de actina nas escalas em desenvolvimento de Parides arcas (A – F) e Morpho helenor (G – L). Imagens coloridas em profundidade (A, D, G, J) mostram F-actina corada com faloidina. Imagens coloridas (B, C, E, F, H, I, K, L) mostram uma fusão de actina (faloidina, verde) e quitina (CBD-TMR/WGA, magenta). Crédito:Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-48060-3. https://doi.org/10.1038/s41467-024-48060-3 O segredo de como as asas das borboletas obtêm cores vibrantes foi revelado em um novo estudo. Usando microscopia de super resolução de última geração, pesquisadores da Universidade de Sheffield e da Central Laser Facility conseguiram investigar os estágios de desenvolvimento das escamas das borboletas, rastreando sua formação desde a lagarta até a borboleta.
O novo estudo, publicado na revista Nature Communications , revela que a actina – uma proteína nas escamas das borboletas – orquestra o intricado arranjo das estruturas coloridas.
Ao comparar as escamas coloridas com as opacas, os cientistas de Sheffield notaram que as coloridas tinham feixes de actina muito mais densos, criando cristas mais reflexivas.
Usando microscópios poderosos, os pesquisadores observaram a mudança da actina durante o crescimento das escamas e a formação da cor, demonstrando como a actina é crucial para a criação das cores das borboletas e é provavelmente um processo universal entre todas as borboletas.
Essas cores estruturais podem sobreviver a ambientes agressivos, como luz solar direta e forte, pois não há pigmentos que possam ser branqueados ou danificados.
Ao investigar os mecanismos por trás da coloração das asas das borboletas, os pesquisadores esperam obter insights sobre áreas mais amplas da formação de estruturas celulares, incluindo aplicações potenciais em detecção e diagnóstico que podem ser importantes para uma série de tecnologias, incluindo a medicina.
O estudo também cria oportunidades para o desenvolvimento de tecnologias inovadoras inspiradas nas criações da própria natureza.
Tecnologias estruturais baseadas em cores, que imitam as propriedades reflexivas das escamas de borboletas, são promissoras em áreas como sensores e diagnósticos médicos, oferecendo soluções rápidas e responsivas fora das abordagens tradicionais baseadas em laboratório.
Andrew Parnell, do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Sheffield, e principal autor do estudo, disse:"A actina é como uma costureira, traçando e fixando o arranjo dessas estruturas para moldar as cores vibrantes. Uma vez que a actina tenha terminado seu trabalho, ele sai da cela como a retirada dos alfinetes na costura.
"As nanoestruturas em escala de borboleta são uma forma poderosa de produzir cores brilhantes e duradouras que não desbotam ou ficam branqueadas pelos raios ultravioleta (UV) do sol. Os museus de todo o mundo contêm evidências diretas disso.
"Precisamos fazer a transição para formas inspiradas na natureza para produzir cores tão brilhantes. Isso seria em maior escala, como novos tipos de tintas e revestimentos sustentáveis."
Nicola Nadeau, da Escola de Biociências da Universidade de Sheffield, e co-autor do artigo, disse:“Acho fascinante que durante a metamorfose, as borboletas sejam capazes de produzir essas estruturas incrivelmente complicadas que são padronizadas de forma tão intrincada.
“Compreender como eles fazem isso e como isso é controlado pela maquinaria dentro da célula nos deu novos insights sobre como as estruturas biológicas são formadas de forma mais geral e como podemos replicar esses processos”.
Esther Garcia, do STFC Central Laser Facility, disse:"Como microscopista, fazer parte deste projeto tem sido incrivelmente emocionante, visualizamos escamas de borboletas com um nível de detalhe sem precedentes.
“Esta investigação não só fornece novas informações sobre as pequenas partes destas células, mas também constitui uma ferramenta para outros cientistas interessados em estudar estruturas semelhantes noutros organismos”.
Victoria Lloyd, pesquisadora associada da Escola de Biociências da Universidade de Sheffield e primeira autora do artigo, disse:"Mostrar que a interrupção da actina remove a cor foi fundamental. Isso ressalta o papel dinâmico e indispensável que a actina desempenha na produção das cores vibrantes encontradas em escamas de borboleta."
