Unsere Augen können Zikaden in der Natur oft nur schwer lokalisieren. Das liegt nicht nur an der Tarnfarbe dieser Insekten, sondern auch an mikroskopisch kleinen Körnern, mit denen die Tiere ihren Körper bedecken. Diese sogenannten Brochosomen verfügen über einen speziellen Aufbau im Nanometerbereich, durch den das Granulat besonders viel Licht absorbiert. Die selbst produzierte gleichmäßige Schutzschicht der Zikaden verhindert, dass ihre Körper Licht reflektieren und fördert so ihre Tarnung in der Umwelt. Durch ihre „Rüstung“ werden die Insekten nahezu unsichtbar. Aus früheren Analysen ist bekannt, dass Brochosomen kugelförmige, aber hohle Gitter-Gebilde mit fünf- und sechseckigen Löchern in ihrer Oberfläche sind. Wie diese komplexe geometrische Nanostruktur das Licht einfängt, war bislang jedoch kaum erforscht.
Brochosomen im 3D-Drucker nachgebaut
Ein Team um Lin Wang von der Pennsylvania State University hat dies nun anhand von künstlich hergestellten Brochosomen genauer untersucht. Mit einem modernen 3D-Drucker stellten die Forschenden synthetische Gitterkugeln mit Löchern her und bauten dabei den geometrischen Aufbau der Brochosomen erstmals präzise nach. In verschiedenen Experimenten testeten sie dann mit Spektrometern das Reflexionsvermögen der Nanokügelchen. Dabei zeigte sich: Wenn die Wellenlänge des Lichts ungefähr gleich groß ist wie der Durchmesser der Brochosomen, reflektieren die Brochosomen weniger Licht. Unter diesen Bedingungen streut die äußere Oberfläche der Kügelchen das Licht durch die sogenannte Mie-Streuung und verringert so ihr Reflexionsvermögen. Brochosomen sind bei allen Zikaden-Arten zwischen 300 und 700 Nanometer groß und liegen damit im Wellenlängenbereich von sichtbarem Licht.
Licht mit kleineren Wellenlängen wird zudem im Innern der Brochosomen gefangen und absorbiert, wie die Tests zeigten. Das verringert zusätzlich die Lichtreflexion. Die etwa 100 bis 280 Nanometer großen geometrischen Löcher der Brochosomen, durch die das Licht einfällt, spielen daher eine entscheidende Rolle für ihre Funktionsweise, erklären Wang und seine Kollegen. Die mit Brochosomen bedeckten Zikaden reduzieren mit dieser Technik nicht nur das für uns sichtbare Licht, sondern auch UV-Licht, wie Folgeanalysen nahelegten. Die Forschenden schließen daraus, dass die Insekten sich so auch vor Tieren tarnen, deren Augen UV-Licht erkennen können. Dazu zählen beispielsweise Vögel und Reptilien.
