NeoFronteras

Consiguen deducir los colores estructurales de una polilla que vivió hace casi 50 millones de años.

Reconstrucción de los colores de la polilla. Fuente: PLoS Biology.

No podemos viajar al pasado, somos esclavos de esta flecha del tiempo que nos lanza siempre hacia el futuro. La humanidad, o cada uno de nosotros, ocupamos una pequeña franja de esa línea de tiempo. Por delante se extiende un futuro que quizás sea infinito, conoceremos parte de él y sobre parte del resto puede que incluso podamos predecirlo o especular cómo será. Tarde o temprano despareceremos, cada uno de nosotros e incluso toda la humanidad. Con ello desaparecerá una de las formas (quizás la única) que tiene el Universo de pensar sobre sí mismo. Pero, mientras tanto, el ser humano, o al menos los seres humanos interesantes, quieren saber y conocer. Conocer, por ejemplo, cómo fue el pasado del Universo y el de nuestro propio planeta.
Entre las ciencias de estructura histórica está la Paleontología, que nos dice cómo fueron los seres que una vez poblaron este mundo sobre el que nosotros andamos ahora. No deja de ser irónico que en la época más excitante de la Historia, la época en la que más sabemos sobre nosotros y el Universo, nos empeñemos en enviar hacia la extinción a las demás especies con las que compartimos ahora este planeta y que, quizás, sean objeto de estudio por los futuros paleontólogos, sean terrestres o alienígenas.
La Paleontología excita nuestra imaginación. Nos habla de seres gigantes que una vez reinaron sobre la faz de la Tierra, de bosques primigenios en donde no había aún flores, de libélulas y escolopendras enormes, de trilobites de ojos pedunculados que se ocultaban en el cieno, de las primeras plantas que se alzaron sobre tierra firme o del primer vertebrado de número de dedos indefinido que osó cruzar la fronteras entre el agua y la tierra. Pero esos dinosaurios, libélulas, trilobites, arthropleuras o tetrápodos contemplaron con sus ojos un mundo que nosotros sólo podemos imaginar en color.
Conocemos la existencia, forma, tamaño y muchas otras características de parte de esos seres del pasado (a otros jamás los conoceremos), pero no sabemos el color que tenían. Y eso ocurre incluso con las plantas. Decir que las plantas eran verdes es tan vago como decir que son verdes un senecio blanco, un abeto azul, un arce escarlata o un ginkgo en otoño.
Un fósil no es el animal original, es el cuerpo petrificado de ese animal. Las moléculas que una vez formaron ese cuerpo lo abandonaron hace tiempo o han sido alteradas de tal modo que ya no son las mismas. Las moléculas que fueron los pigmentos que una vez dieron color a un ser del pasado se degradan con facilidad. Se conocen muy pocos casos en los que se hayan podido conservar parcialmente. En NeoFronteras hemos vistos unos cuantos casos, casi los únicos existentes hasta la fecha.
Así que sólo podemos imaginar el color de las flores que, al final del Cretácico, una vez alegraron la vista de un dinosaurio. Las imágenes que tenemos de ese pasado se deben en gran parte a la imaginación de los ilustradores, incluido el color de esos dinosaurios. Artistas que, sin duda, han contribuido y contribuyen a visualizar esos mundos en un bonito ejemplo en el que el arte también puede colaborar con la ciencia y que la belleza no está reñida con el conocimiento.
Ahora vamos a ver un ejemplo de cómo, además, la Física y las Matemáticas pueden colaborar en la visualización de los colores del pasado, en este caso para desvelar una polilla de vibrantes colores.
Porque los colores son sólo fotones de distintas frecuencias. La luz blanca está compuesta por una mezcla de fotones que tiene una longitud de onda entre 380 y 780 nm. Por “debajo” de esos números se extiende el ultravioleta y por “encima” el infrarrojo (a la inversa si consideramos la frecuencia).
La manera usual por la que los objetos tienen color es por absorción de ciertas frecuencias. El resto, las que son reflejadas, hacen que percibamos «su color». Un objeto rojo, por ejemplo, es aquel que absorbe frecuencias amarillas, verdes, azules y violetas. Esto se consigue generalmente con pigmentos, sean minerales, como el azul ultramar obtenido del lapislázuli que usó Fra Angelico en sus cuadros, o los orgánicos que le dan a una rosa su poesía y profundidad.
No hace falta decir que los pigmentos orgánicos se degradan con facilidad, así que desconocemos el color de casi todos los seres del pasado.
Pero hay otra manera en la que se puede crear el color. Las alas de una mariposa metalizada de la selva tropical, el exoesqueleto de un escarabajo joya, las plumas de un pavo real o las hojas una Selaginella uncinata tienen en común el poseer lo que se llama color estructural. El vibrante e iridiscente color que estos seres cumple en cada caso una función determinada, como la de advertir de su toxicidad o para labores de comunicación con sus semejantes, como pueda ser en los rituales de cortejo.
En estos casos no se trata de pigmentos, sino que una superficie sólida que está estructurada a escala nanométrica de tal modo que interfiere constructiva o destructivamente en determinadas frecuencias sobre la luz incidente sobre ella. La iridiscencia de un CD se debe a un fenómeno similar.
Pero, al igual que hoy en día hay seres que tienen colores estructurales, en el pasado también los hubo. Las polillas y mariposas de la actualidad muestran una gran gama de colores estructurales y, como la evolución no parte de la nada, es de esperar que en el pasado hubiera mariposas que también poseían ese tipo de colores. Aunque no se sabe casi nada de cómo evolucionó esta característica.
Ahora, un grupo de investigadores dirigidos por Maria McNamara (Yale University) ha conseguido reconstruir el color original de la polilla de hace 47 millones de años que dio origen a un fósil. Este resultado representa la primera prueba de la existencia de escamas con color estructural en fósiles de lepidópteros. El fósil proviene del yacimiento de Messel en Alemania, un lugar famoso por la conservación exquisita de sus fósiles.
Obviamente, el color original de la polilla no se conservaba, pero los investigadores pudieron analizar la microestrutura de las escamas del ala de este animal, microestructura que se conservaba casi intacta. «El nivel de detalle conservado en las escamas del fósil de polilla es espectacular», dice McNamara.
En este caso, han descubierto que había varias capas apiladas dentro de cada escama, esto usualmente refleja la luz de manera que a cada ángulo de visión produce una iridiscencia de un color distinto, sin embargo, otras estructura de escama suprimían este efecto. Como resultado se conseguía que la polilla tuviera el mismo color bajo diferentes ángulos.

Fotografías de microscopía electrónica en la que se muestran las microestructuras apiladas de la escama fósil de un ala. Fuente: PLoS Biology.

Las alas del fósil actual presentan un color azulado debido a que la química de la cutícula del ala ha sido alterada durante el proceso de fosilización. Pero el análisis y reconstrucción de las microoestructuras ha revelado que la polilla, cuando estaba viva, tenía alas de color amarillo-verdoso. Esto se ha conseguido hallar gracias a modelos matemáticos.
Las mariposas y polillas modernas usas colores brillantes para comunicarse entre sí o colores verdes para camuflarse entre la vegetación. Este estudio podrían sugerir que las polillas de hace 47 millones de años tenían ese color para camuflarse entre las plantas.
Se cree que esta especie pertenece a la misma familia de lepidópteros que todavía viven en bosques alimentándose del néctar de las flores. El color amarillo-verdoso de la polilla debía de hacer que destacase cuando estuviera sobre las flores de las que se alimentaba. Así que su color también podría servir de advertencia o de sistema disuasorio hacia los depredadores, quizás murciélagos. Muchas polillas de la misma familia de la actualidad sintetizan tóxicos que las hacen saber mal, así que es posible que sus antepasados ya tuvieran esta capacidad.
Estas estrategias de color nos dicen que las relaciones entre presas y depredadores en estas especies son antiguas y que la determinación del color a través de la estructura microscópica puede dar pistas sobre incluso el comportamiento de los animales del pasado, de cómo se comunicaban las mariposas entre sí y de cómo han mantenido una carrera de armamentos evolutiva con los depredadores durante millones de años.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3661

Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original (en abierto).