In vielen asiatischen Ländern fanden sich Käfer nicht nur in freier Wildbahn, sondern oft in Textilien und Ornamenten wieder. Ihr bunt schillernder Panzer gab den Anlass. Aber auch heute, wo sich schillernde Stoffe künstlich und kostengünstig herstellen lassen, sind die krabbelnden Sechsbeiner nicht uninteressant geworden. Nur die Zielgruppe hat sich verändert: Nun sind es Wissenschaftler, die sich das Geheimnis der Insekten zu Nutze machen wollen.

Bereits vor rund 100 Jahren schlossen Wissenschaftler, dass statt Pigmenten ausgeklügelte Strukturen in den Flügeldecken für die leuchtenden Farben sorgen, indem sie das eingestrahlte Licht schillernd zu unseren Augen schicken. Seither diente so mancher Käfer den Materialwissenschaftlern als Modell, die ihm mit immer besseren Mikroskopen auf den Panzer schauten. Vivek Sharma vom Georgia Institute of Technology und seine Kollegen haben nun einen weiteren Sechsbeiner unter die Lupe genommen: Chrysina gloriosa.

Dieses wenige Zentimeter große Exemplar leuchtet grün-metallisch, wenn unpolarisiertes Licht – wie etwa das der Sonne – oder rein links zirkular polarisiertes Licht darauftrifft. Hierbei orientieren sich die Lichtwellen stets so, als würden sie sich um einen linkshändigen Schraubenzieher drehen, der in ihrer Ausbreitungsrichtung liegt. Wird der Käfer allerdings mit rechts zirkular polarisiertem Licht beleuchtet, verschwindet die grün-schillernde Farbe.

Der Grund hierfür liegt in den obersten Mikrometern seines Chitinpanzers: In erster Linie finden sich dort sechseckige Zellen, aber auch fünf- und siebenseitige Zellen lassen sich unter einem Hellfeldmikroskop ausmachen, berichten die Forscher. Allesamt zeigen die rund zehn Mikrometer großen Zellen eine grünliche Farbe und besitzen einen hellen gelben Kern sowie eine gelbliche Wand. Ob sie nun in fünf-, sechs- oder siebenseitiger Ausführung auftreten, hänge allein von der jeweiligen Krümmung ab. Erklären ließe sich dies durch geometrische Überlegungen, so Sharma und sein Team, denn die Zellen sollen überall möglichst dicht gepackt sein.

Mit Hilfe eines Konfokalmikroskops stellten die Wissenschaftler dann fest, dass die Zellen eine Reihe von sich in die Höhe schraubenden konzentrischen Schichten enthalten. Diese Helixstruktur reflektiere nun links zirkular polarisiertes Licht mit Wellenlängen von 500 bis 600 Nanometern, was vorwiegend grünen und gelben Farben entspricht. Das Schillern entstehe hingegen durch die starke Winkelabhängigkeit der Reflexion, was vermutlich an den unterschiedlichen Schichtabständen innerhalb der Zelle liege.

Die Autoren berichten, dass Form und Geometrie der verschachtelten Strukturen analog zu der Anordnung von Molekülen in einigen synthetischen Kristallen sei – so genannten chiralen nematischen Flüssigkristallen. Die Bildung dieser Kristalle, die zum Beispiel in LCD-Bildschirmen zum Einsatz kommen, ist recht gut verstanden, und so könnte der Vergleich neue Einsichten in die Selbstorganisation des Chitinpanzers von Chrysina gloriosa geben. Andererseits könnte das Wissen um die Käfertaktik auch das Design von neuen optischen Bauteilen inspirieren, betonen Sharma und Co.

Aber warum besitzt der Käfer nur so beneidenswerte optische Eigenschaften? Wissenschaftler spekulieren, dass er sich damit womöglich Fressfeinde vom Leib hält, weil diese seine Position falsch einschätzen. Vielleicht macht er damit aber auch deutlich, dass er nicht besonders schmackhaft ist. Oder sie helfen ihm dabei, einen Partner zu finden. Auch könnte sein außergewöhnliches Reflexionsverhalten der Kommunikation zwischen Artgenossen dienen.

Der bislang ungeklärte biologische Sinn und Zweck der schillernden Pracht zeigt deutlich, dass den Forschern das Wie momentan ungleich wichtiger zu sein scheint als das Warum.