科学家在昆虫翅膀上寻到宝

刘铮

苍蝇、蜜蜂、蚊子和飞蚁……乍看之下，它们的翅膀透明单调，平淡无奇。殊不知，就在这朴实的外表下，闪耀着一个如孔雀华羽般绚丽多彩、美轮美奂的世界。最近，在美国宾夕法尼亚大学一位生物学家的协助下，瑞典隆德大学的昆虫学家叶卡捷琳娜·谢威托索瓦（Ekaterina Shevtsova）及其两位同事帮我们摘掉了这层蒙眼布：当他们将透明翅膀置于暗色背景上时，一个五彩斑斓的世界霎时间浮出水面。更不可思议的是，除了缤纷的色彩外，不同物种、不同性别的昆虫，其翅膀还有着各自独特的稳定图案。

小小的翅膀或许能帮助昆虫互相交流，识别同类，甚至还能帮助昆虫学家区分外形相似的物种，这一发现令昆虫学家们瞠目结舌。可是，昆虫翅膀的华丽细节缘何能在人们眼皮底下隐藏这么久？

其实早在1843年，昆虫学家克洛德·夏尔·古罗（Claude Charles Goureau）就已注意到昆虫翅膀能反射彩色。“某天，我们在斜视这些半透明的无色膜翅时，发现其光秃秃的表面呈现出绿色和红色的色调，其间偶尔还掺杂着橙色、紫色和蓝色。”他在论文《昆虫翅膀的彩虹色》（Mémoire sur lirisation des ailes des insectes）中这样写道。然而，这一发现很快被淹没了——科学家们将其原理等同于肥皂泡效应：各种颜色因视角的转换而随机闪耀，一切皆是偶然。

之后，科学家渐渐遗忘了这一发现。毕竟，他们的研究环境和工作方法都不利于揭示真相：博物馆的无数标本被分门别类地固定在各种白色背景上。叶卡捷琳娜·谢威托索瓦补充道：“以前，在实验室和显微镜下，我们总是习惯用酒精浸湿这些微小的翅膀，或将其浸没在一种含油物质中，然后放到明亮的背景上加以审视。”也就是说，研究人员每每都与正确的做法背道而驰。

事实上，只需将活体或干燥的标本置于黑色背景上，你便会洞悉透明翅膀的奥秘：它不仅有恒定的色彩，甚至还点缀有规则的图案和纹理。叶卡捷琳娜·谢威托索瓦也是在无意中发现了翅膀的这一特征。有段时间，她为写作博士论文而研究苍蝇。“这很难解释，某天，我拿着已经悉心观察过多次的苍蝇标本，突然察觉其翅膀上有个图案宛如一幅精妙绝伦的名家画作，且极易被忽视。”

她的同事对此也无比错愕。生物学家乔斯坦·柯杰伦德森（Jostein Kjaerandsen）表示：“如同熟识的世界瞬间崩塌，在我潜心研究多年的蝇翅上，竟闪烁着一个我从未发觉的标记系统。”

此后，研究团队又将膜翅目昆虫（一般有两对膜质翅，如蜜蜂、飞蚁）与双翅目昆虫（仅有一对翅膀，如苍蝇、蚊子）的诸多翅膀进行了系统类比。结果显示，一幅幅精美的图画里闪耀着如彩虹般斑斓的色彩，只是唯独缺少红色这一许多昆虫看不见的颜色。研究者们由此推断，和蝴蝶一样，昆虫的翅膀亦有其特殊作用，尤其在求偶交配时充当着个体独一无二的标记（不同性别的昆虫有着各自不同的翅膀图案）。“我们早就注意到昆虫的许多古怪习性，只是一直不解其中原因。例如，一些昆虫在闲逛时，为何其双翅呈垂直状。”这些颜色的发现者、巴黎自然史博物馆的马修·若龙（Mathieu Joron）强调说，“或许它们是在借此进行彼此交流吧。”

此外，瑞典的研究团队还指出，浓艳的色彩正是源于两束光线的相互叠加。具体地说，昆虫的翅膀由两层扁平的透明甲壳素组成。这两层甲壳素可同时反射光线，而当反射回的光混合时便产生了颜色。具体看到什么色彩，取决于那一点的翅膀厚度，而翅膀的厚度不均则导致了彩虹色的呈现。对于同一种或同一属的昆虫而言，其翅膀的颜色相差无几。因此，科学家们也可以根据翅膀区分外形相似的物种，即使面对用保护色来玩“障眼法”的机灵鬼，也能“火眼金睛”地看透其本质。

科学家有理由为此雀跃不已，发现昆虫翅膀的秘密为昆虫学研究打开了一个新领域，相信苍蝇、飞蚁和其他蜂类的透明翅膀所蕴藏的秘密不久也将真相大白。

（摘自《看天下》2011年第18期）