Las mariposas Morpho azul exhiben algunos de los colores más brillantes de la naturaleza. Se trata de una coloración azul que llama poderosamente la atención por su iridiscencia. Pero el mayor interés de estos insectos no es estético, sino científico y tecnológico. Las innovaciones biomiméticas inspiradas en sus alas son sorprendentes.
En 1807 el zoólogo danés Johan Christian Fabricius, que fue discípulo de Carl Linneo, describió el género Morpho. Estos lepidópteros, que viven en las selvas tropicales de México, Centroamérica y Sudamérica, habían despertado el interés de los europeos que exploraban esos territorios por su gran tamaño y la coloración azul iridiscente de los machos. Precisamente, la entomóloga Maria Sibylla Merian plasmó la belleza de estas mariposas y de otros insectos tropicales en su libro Metamorphosis insectorum Surinamensium publicado en 1730. Su ilustración de la mariposa morpho azul andina (Morpho peleides) puede verse en el Archivo del MNCN.
Aunque para muchos naturalistas el nombre Morpho evoca grandes mariposas azules que se encuentran en los bosques amazónicos, este género de lepidópteros reúne 80 especies muy diferentes, con una gran heterogeneidad en su patrón de color. Hay especies oscuras, predominantemente marrones, también hay tres especies de alas blancas y otras en las que el azul no está muy extendido y es mucho más apagado. Las especies típicamente azules muestran una llamativa coloración azul iridiscente en el dorso de sus alas y un críptico color marrón en la cara ventral; las hembras, sin embargo, suelen ser marrones o anaranjadas.
Una de las citas más curiosas sobre una mariposa Morpho azul es la del naturalista inglés Henry Walter Bates, que acompañó a Alfred Russel Wallace en la expedición que realizó al Amazonas. Bates describió a la morpho azul de Rhetenor (M. rhetenor), como una mariposa con un brillo deslumbrante en las caras dorsales de sus alas: “Cuando se las ve volando por la carretera, de tanto en tanto agitan sus alas, y entonces la superficie azul brilla bajo el sol y es visible a un cuarto de milla.”
Apenas existen pigmentos azules naturales, ya que la mayoría de los animales no pueden producirlos. Pero la mariposa Morpho aprovecha la física de la luz para crear un deslumbrante color azul, resultado de la interacción de la luz con la estructura de las escamas microscópicas que hay en sus alas, que consiste en capas transparentes alternas de quitina y aire, con diferentes índices de refracción. La presencia de melanina en ciertas zonas contribuye a reducir la cantidad de luz reflejada, aumentando la saturación del azul respecto al resto de colores.
La comprensión de las propiedades ópticas de sus alas ha sido posible gracias al progreso técnico de la microscopía, que ha permitido identificar las micro y nanoestructuras de las escamas, que vistas con un microscopio electrónico de barrido muestran una topografía de crestas y surcos, que hacen que las ondas de luz incidentes se dispersen e interfieran entre sí. De este modo, algunas longitudes de onda de la luz se cancelan, mientras que otras se intensifican y reflejan, como las longitudes de onda azules y violetas. Además, el color azul que se percibe puede parecer aún más vibrante según el ángulo de incidencia de la luz.
Una de las preguntas que se hacen los científicos es por qué estas mariposas son azules y cuál es el sentido evolutivo de esta coloración tan llamativa. Entre las razones posibles hay que mencionar la selección sexual y cómo este deslumbrante color azul podría jugar un papel en la elección de pareja, ya que en muchas especies, las hembras tienden a seleccionar a los machos con la coloración más atractiva, por ser un indicador de buena salud y calidad genética.
También se debate cómo la mariposa Morpho azul puede mimetizarse con su entorno cuando tiene las alas cerradas, ya que su cara ventral es marrón y muy críptica. Pero al abrirlas, muestra repentinamente un color azul iridiscente que da lugar a destellos azules durante el vuelo que confunden a los depredadores permitiéndola así escapar. Investigaciones recientes han encontrado evidencias de que la coloración flash en mariposas Morpho azul brillante de la especie Morpho helenor es un mecanismo de defensa eficaz contra las aves que depredan sobre ellas en la selva tropical.
Las alas de las mariposas del género Morpho son asombrosas por su multifuncionalidad, como el color estructural, la antireflexión, la respuesta térmica, el control del flujo de vapores, la superhidrofobia, etc. Numerosos estudios científicos se han centrado en las propiedades físicas y ópticas de sus alas con el objeto de reproducir las nanoestructuras de las mismas para desarrollar múltiples aplicaciones en el campo de la ingeniería, la ciencia de los materiales y la biomedicina. La complejidad y la dificultad radican en la escala a la que se llevan a cabo estos procesos, que requieren una precisión nanométrica.
Actualmente se están reproduciendo las nanoestructuras de sus alas con diferentes aplicaciones industriales o tecnológicas, como pantallas con colores mucho más brillantes y con menor consumo de energía, etiquetas de seguridad fotónicas, hologramas para evitar la falsificación de tarjetas de crédito, pasaportes y dinero. También se aplican al desarrollo de superficies autolimpiables, inspiradas en estos lepidópteros. Las escamas que cubren sus alas encajan como teselas, lo que crea un movimiento de las gotas de agua en una sola dirección, hacia el exterior de las alas. Las gotas no se adhieren a las alas de la mariposa, sino que se deslizan y arrastran las bacterias y el polvo. Otra aplicación está basada en el gradiente de polaridad superficial que hay en las escamas de las alas, lo que proporciona una respuesta selectiva al vapor, que permite que el ala actúe como un sensor multivariable, capaz de discriminar diversos gases.
La quitina de las escamas es responsable de la termorregulación de la mariposa. A partir de los 40 °C las mariposas no pueden transpirar, por lo que la quitina emite radiación infrarroja por encima de dicha temperatura para enfriarlas y la absorbe cuando está por debajo para calentarlas. Este fenómeno interesa a los investigadores para el diseño de paneles solares fotovoltaicos, ya que su eficiencia disminuye cuando la temperatura aumenta bruscamente, por lo que interesa mantenerlos a una temperatura óptima. El objetivo es crear paneles solares termorregulados, adaptando este mecanismo a las temperaturas adecuadas para la producción de energía.
El color estructural ofrece varias ventajas como la capacidad de producir colores ajustables, con un tono que no se puede lograr con pigmentos: brillo intenso con alta reflectividad, reflejo moteado, etc. La ausencia de pigmentos hace que el color estructural sea ecológico y resistente a la decoloración por reacciones químicas. Por otra parte, el color estructural estático podría aplicarse para su utilización en carteles, pinturas, decoraciones y cosméticos.
Y ahora queremos hablar de belleza y naturaleza, porque estas mariposas entrelazan ámbos conceptos, siendo una fuente de inspiración que puede disfrutarse en el Museo Nacional de Ciencias Naturales.
Referencias bibliográficas:
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