Micrografie elettroniche di una singola scaglia con le sue creste. Barre di scala 200µm, 20µm, e 2µm. Fonte dell’immagine: MIT news.
L’ala di una farfalla è ricoperta da centinaia di migliaia di minuscole scaglie. Una singola scaglia è piccola come un granello di polvere ma sorprendentemente complessa, con una superficie corrugata di creste che aiutano a disperdere l’acqua, a gestire il calore e a riflettere la luce.
di Sara Bagherifard
I ricercatori del MIT (USA) hanno catturato i momenti iniziali della metamorfosi di una farfalla, mentre una singola scaglia inizia a generare la sua superficie increspata. Utilizzando tecniche di imaging avanzate, hanno potuto osservare le caratteristiche microscopiche di un’ala di farfalla nella fase di crisalide. La procedura ha richiesto la rimozione di un piccolo quadrato di cuticola dalla crisalide e il posizionamento di un vetrino da microscopio sull’area esposta, dopo di che una particolare metodologia ha permesso di catturare immagini continue delle scaglie in crescita sulla membrana alare. È stato osservato lo sviluppo dell’ala per 10 giorni, ottenendo migliaia di immagini delle scaglie.
Per la prima volta si è potuto osservare come la superficie inizialmente liscia di una scaglia inizia a incresparsi per formare, nel giro di circa cinque ore, ondulazioni microscopiche e parallele. Le scaglie crescono lungo la membrana alare in file precise e sovrapposte, come le tegole di un tetto, e le strutture ondulate si trasformano infine in creste finemente modellate, definendo le funzioni di una scaglia adulta.
Le ali di farfalla ed il fenomeno del buckling
I ricercatori hanno scoperto che questa transizione è probabilmente il risultato di un “buckling”, ovvero di un’instabilità meccanica in cui un materiale si piega su se stesso quando è sottoposto a compressione. Tale processo può accadere anche durante l’incremento del materiale stesso, se vincolato o fissato in posizione. In effetti, hanno osservato che, mentre la membrana cellulare della scaglia cresce, essa è fissata in certi punti da fasci di actina, cioè lunghi filamenti che corrono sotto la membrana e fungono da impalcatura per supportare la scaglia mentre prende forma.
I ricercatori hanno quindi ipotizzato che i fasci di actina vincolino la membrana in crescita e man mano che la scaglia si espande questa si gonfi tra i filamenti di actina sottostanti, piegandosi in modo da formare creste parallele. Hanno anche sviluppato un modello teorico in grado di delineare il meccanismo appena descritto, confermando come il “buckling” della membrana sia alla base della formazione di queste creste sorprendentemente ordinate.
Data la multifunzionalità delle scaglie delle farfalle, comprendere la loro evoluzione può aiutare nella progettazione e fabbricazione di nuovi materiali funzionali e sostenibili. Questi materiali potrebbero esibire proprietà ottiche, termiche, chimiche e meccaniche su misura per tessuti, materiali edili, veicoli e, in generale, qualsiasi superficie che necessiti di caratteristiche che dipendono dalla sua struttura micro e nanoscopica.
