ผีเสื้อเป็นแมลงชนิดหนึ่งที่ปีกมีสีสันสดใสสวยงาม ปีกผีเสื้อที่เป็นเงาเหลือบระยับ (iridescence) นั้น จัดว่าเป็นโฟโตนิกส์คริสตัลทางธรรมชาติ ซึ่งเกิดขึ้นจากโครงสร้างระดับนาโน ด้วยเหตุนี้จึงมีความน่าสนใจในการศึกษาโครงสร้างทาง Biophysic ของปีกผีเสื้อ เพื่อเป็นข้อมูลพื้นฐานที่จะนำมาผลิตอุปกรณ์หรือเครื่องมือที่สามารถสะท้อนแสงทำให้เกิดสีเช่นเดียวกับสีสันที่เราเห็นบนปีกผีเสื้อ มีการศึกษาวิจัยในผีเสื้อหลายชนิดมาแล้วก่อนหน้านี้ อาทิเช่น ผีเสื้อที่มีชื่อว่า The great purple emperor (Sasakia charonda)   ที่มีปีกสีม่วงน้ำเงิน พบว่าสีสันที่เห็นด้วยตาเปล่าดังกล่าวเกิดจากโครงสร้างทางกายภาพของเกล็ดบนปีกของผีเสื้อร่วมกับเม็ดสีกับเมลานิน (Matějková-Plskova et al., 2009) ด้วยเหตุผลดังกล่าว คณะผู้วิจัยจึงมีความสนใจที่จะศึกษาโครงสร้างทางกายภาพของปีกผีเสื้อที่พบในประเทศไทย โดยเฉพาะเพศผู้ที่มีสีสันสวยงาม

              ในงานวิจัยนี้เราได้เลือกทำการศึกษาโครงสร้างทางกายภาพของเกล็ดปีกผีเสื้อเพศผู้ 2 ชนิด ได้แก่ ผีเสื้อจรกาเมียลาย (Euploea mulciber) และ ผีเสื้อถุงทองธรรมดา (Troides aeacus) ผีเสื้อทั้ง 2 ชนิด*ให้สีสันที่แตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด โดยผีเสื้อจรกาเมียลายจะให้สีน้ำเงินเหลือบระยับ (blue iridescent) ในขณะที่ผีเสื้อถุงทองธรรมดามีสีเหลืองสดใสแต่ไม่มีลักษณะเหลือบระยับ โดยทำการศึกษาโครงสร้างปีกภายใต้กล้องจุลทรรศน์ชนิดสเตอริโอ และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดชนิด cold field-emission gun (FE-SEM)**

               พบว่า โครงสร้างปีกคู่หน้าของผีเสื้อจรกาเมียลายมีสีน้ำเงินเหลือบระยับ และมีจุดสีขาวกระจายอยู่บริเวณขอบปีก (White spot , W) (รูป 1a) ในบริเวณพื้นที่ B1 และ B2 ประกอบด้วยเกล็ดปีกสีน้ำตาลเข้ม 2 ชนิด คือ เกล็ดปีกชนิดกว้าง และเกล็ดปีกชนิดแคบ ที่เรียงตัวสลับกันไปบนปีก และเมื่อมีแสงมาตกกระทบบนบริเวณพื้นที่ดังกล่าว จะเกิดสีน้ำเงินเหลือบระยับ ซึ่งเกิดจากการสะท้อนแสงของเกล็ด (รูป 1b-e) และเมื่อดูโครงสร้างภายใต้กล้อง FE-SEM พบว่า บริเวณพื้นที่ B1, B2, W และ V มีโครงสร้างของเกล็ดค่อนข้างเหมือนกัน (รูป 2a-c) โดยที่บริเวณสันของเกล็ดปีกประกอบด้วยคิวติเคิล (cuticle) 3 ชั้นที่เรียงซ้อนกันอยู่บนสันและทำมุมเอียง 25 องศา ซึ่งสรุปว่าสาเหตุของการเกิดสีเหลือบระยับบนปีกคู่หน้าของผีเสื้อจรกาเมียลายนั้น เกิดเนื่องมาจาก multiple interference ของแสงที่ตกกระทบระหว่างชั้นของคิวติเคิลที่สะท้อนออกมา เป็นผลให้เราเห็นสีน้ำเงินเหลือบระยับ ซึ่งสอดคล้องกับลักษณะทางกายภาพของเกล็ดที่พบบนปีกของผีเสื้อเพศผู้พันธุ์ Costa Rica (Ancyluris meliboeus) ซึ่งมีสีเหลือบระยับ (Vukusic et al., 2001) ส่วนปีกคู่หลังของผีเสื้อจรกาเมียลายนั้น ในพื้นที่ P ประกอบด้วยเส้นขนยาวสีขาวหม่น (รูป 3a) พื้นที่ B3 ถูกปกคลุมด้วยเส้นขนยาวสีน้ำตาล (รูป 3b) และพื้นที่ B4 ประกอบด้วยเกล็ดปีกสีน้ำตาลเข้ม (รูป 3c) โดยไม่ปรากฏมี               การเหลือบระยับของสีดังกล่าว

               โครงสร้างปีกคู่หลังของผีเสื้อถุงทองธรรมดา (รูป 4a) เมื่อดูภายใต้กล้องจุลทรรศน์ชนิดสเตอริโอ พบว่า พื้นที่ Y1 ประกอบไปด้วยเกล็ดปีกสีเหลืองโปร่งแสง พื้นที่ Y2 ประกอบด้วยเกล็ดปีกสีเหลืองกับสีดำที่เรียงตัวสลับกันไปอยู่ด้านในขอบปีก (รูป 4b-c) และเมื่อดูโครงสร้างของปีกผีเสื้อภายใต้กล้อง FE-SEM พบว่า คิวติเคิลที่อยู่บนสันของเกล็ดปีกตั้งฉากกับ substrate frame (รูป 5a-b) ดังนั้น สีเหลืองที่เห็นบนเกล็ดปีกของผีเสื้อถุงทองธรรมดาอาจเกิดจากการกระจายของแสงที่ตกกระทบบนสารร่วมกับเม็ดสีสีเหลืองที่เรียกว่า papiliochrome ซึ่งเมื่อแสงส่องทะลุผ่านปีกคู่หลังของผีเสื้อถุงทองธรรมดาจะเห็นเงาสีเหลืองที่สะท้อนออกมา นอกจากนี้ผีเสื้อถุงทองธรรมดาไม่พบการเหลือบระยับบนปีกคู่หลัง เมื่อดูจากมุมเอียง             

                (รูป 5c) ซึ่งแตกต่างจากผีเสื้อพันธุ์ Troides magellanus ที่พบสีน้ำเงินเขียวเหลือบระยับบนปีกคู่หลังเมื่อมองจากมุมเอียง (รูป 5d) ซึ่งเป็นผลมาจากความสัมพันธ์ของการหักเหและการเรืองแสงของแสงที่สะท้อนออกมา โดยสาเหตุของการเหลือบระยับดังกล่าวเกิดจากคิวติเคิลที่ยื่นออกมาบนสันของเกล็ดปีก ที่เรียกว่า microribs ที่วางตัวเอียงอยู่บนสันของเกล็ดปีก (รูป 5e) (Vigneron et al., 2008) ดังนั้น จึงสันนิษฐานได้ว่าสาเหตุที่ผีเสื้อถุงทองธรรมดาไม่พบการเหลือบระยับบนปีกคู่หลัง เนื่องมาจาก microribs ของผีเสื้อถุงทองธรรมดาเรียงตัวตั้งฉากกับปีก จึงสรุปได้ว่าการเอียงของ microribs มีความสำคัญต่อการเหลือบระยับบนปีกของผีเสื้อถุงทองธรรมดา

หมายเหตุ * ผีเสื้อทั้ง 2 ชนิด ได้มาจากการเพาะเลี้ยงที่ศูนย์วิจัยและพัฒนากีฏวิทยาสิ่งแวดล้อม สถาบันวิจัยและพัฒนา กำแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน จังหวัดนครปฐม ** กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดชนิด cold field-emission gun (FE-SEM) รุ่น JEOL JSM-6335F

รูป 1 แสดงภาพที่ศึกษาภายใต้กล้องจุลทรรศน์ชนิดสเตอริโอ, ผีเสื้อจรกาเมียลาย (Euploea mulciber) (a), ลักษณะเกล็ดปีกผีเสื้อบริเวณที่เกิดสีน้ำเงินเหลือบระยับ (b, c), ลักษณะเกล็ดปีกผีเสื้อบริเวณจุดสีขาว (d) และ บริเวณเส้นปีกของผีเสื้อ (e)

รูป 2 แสดงภาพที่ศึกษาภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดชนิด cold field-emission gun (FE-SEM), เกล็ดปีกผีเสื้อในพื้นที่ B1 (a-b) และ โครงสร้างของเกล็ดปีกผีเสื้อบริเวณพื้นที่ W ที่กำลังขยายสูง (c)

รูป 3 แสดงภาพที่ศึกษาปีกคู่หลังของผีเสื้อจรกาเมียลายภายใต้กล้องจุลทรรศน์ชนิดสเตอริโอ (a), ลักษณะเกล็ดปีกผีเสื้อบริเวณพื้นที่ B3 (b) และ ลักษณะเกล็ดปีกผีเสื้อบริเวณพื้นที่ B4 (c)

รูป 4 แสดงภาพที่ศึกษาภายใต้กล้องจุลทรรศน์ชนิดสเตอริโอ, ผีเสื้อถุงทองธรรมดา (Troides aeacus) (a), ลักษณะเกล็ดปีกผีเสื้อบริเวณ Y1 (b) และ ลักษณะเกล็ดปีกผีเสื้อบริเวณ Y2 (c)

รูป 5 แสดงภาพที่ศึกษาภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดชนิด cold field-emission gun (FE-SEM), โครงสร้างของเกล็ดปีกผีเสื้อบริเวณพื้นที่ Y1 ที่กำลังขยายสูง (a), microrids ที่เรียงตัวตั้งฉากอยู่บนสันของเกล็ดปีก (b) และภาพมุมเอียงของผีเสื้อถุงทองธรรมดา (c)

รูป 5 (ต่อ) ผีเสื้อ Troides magellanus แสดงสีน้ำเงินเขียวเหลือบระยับบนปีกคู่หลัง เมื่อมองจากมุมเอียง (d) และ microribs ที่วางตัวเอียงอยู่บนสันของเกล็ดปีก (e) (Vigneron et al., 2008)