Generale

Novi geometrijski oblik otkriven kao efikasno skladištenje ćelija u prirodi


U carstvu oblika postoje kvadrati, krugovi, trokuti, pravokutnici, trapezoidi, sfere, piramide i još mnogo toga. Pripremite se za dodavanje još jednog oblika na tu listu. Istraživači su otkrili scutoid - geometrijski oblik stvoren u prirodi koji pomaže efikasnom spakovanju ćelija.

Oblik započinje razvojem ćelije. Tijekom formiranja embrija, tkiva će se saviti u brojne oblike da bi postali organ na putu. Na primjer, epitelne ćelije doprinose vanjskom sloju ljudske kože (epidermisu) i pomažu u selektivnoj apsorpciji, štiteći tijelo, transportujući stanice i osjećajući okolinu. Te ćelije se čvrsto spakuju kako bi prilagodile krivulju koja se dešava dok se razvijaju.

Istraživači već dugo pretpostavljaju da se ove ćelije spakuju u kolone ili u obliku bočica.

Međunarodni tim naučnika redefinirao je tu pretpostavku, slučajno otkrivajući novi geometrijski oblik. Otkrili su da se tkiva savijaju u prethodno neopisanom obliku kako bi se umanjila energija koju tijelo koristi i kako bi se maksimizirala stabilnost ćelija dok se formiraju.

Istraživači dolaze iz suradnje Sjedinjenih Država i Evropske unije, tačnije između timova koje su predvodili Luis Escudero sa Univerziteta u Sevilli u Španiji i Javier Buceta sa Univerziteta Lehigh u Sjedinjenim Državama. Novi oblik i postupak otkrivanja tog oblika detaljno su opisani u časopisu Nature Communications.

Tim je koristio sistem računskog modeliranja koji je koristio Voronoijev dijagram. Voronoi dijagramiranje je alat koji se koristi za razumijevanje geometrijske organizacije.

"Tijekom procesa modeliranja, rezultati koje smo vidjeli bili su čudni", rekao je Buceta. "Naš model je predvidio da, kako se zakrivljenost tkiva povećava, stupovi i oblici bočica nisu jedini oblici koje ćelije mogu razviti. Na naše iznenađenje, dodatni oblik nije ni imao ime u matematici! Čovjek obično nema prilika za imenovanje novog oblika. "

Odakle ime dolazi

Ali zašto odabrati ime scutoid? Iako se otkriće dogodilo tokom promatranja ljudskih ćelija, porijeklo imena potječe od skuteluma - stražnjeg dijela grudnog koša insekata.

Prije nego što su se mogli previše uzbuditi zbog svog novog otkrića, istraživači su morali provjeriti oblik koji je modeliranje predviđalo. Oni su pogledali 3D pakovanje različitih tkiva različitih životinja. Njihovi eksperimentalni podaci potvrdili su da su epitelne stanice imale oblik sličan skutoidnom.

"Otključali smo prirodno rješenje za postizanje efikasnog savijanja epitela."

Kao što je Buceta objasnio: "Otključali smo prirodno rješenje za postizanje efikasnog savijanja epitela."

Iako mjerenje površine skutoida možda neće uskoro biti na testu iz matematike, razumijevanje njegovog oblika i svrhe moglo bi pomoći biolozima da bolje shvate kako priroda stvara određene oblike.

"Pored ovog temeljnog aspekta morfogeneze," napisali su, "sposobnost inženjerstva tkiva i organa u budućnosti se kritički oslanja na sposobnost razumijevanja, a zatim i kontrole 3D organizacije ćelija."

"Na primjer, ako želite uzgajati umjetne organe, ovo otkriće moglo bi vam pomoći da napravite skelu za podsticanje ove vrste pakovanja ćelija, precizno oponašajući prirodni način za efikasan razvoj tkiva," dodao je Buceta.

Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature Communications.


Pogledajte video: Film History of Yoga - 44 mins (Oktobar 2021).