Im Bereich der Formen gibt es Quadrate, Kreise, Dreiecke, Rechtecke, Trapezoide, Kugeln, Pyramiden und mehr. Machen Sie sich bereit, dieser Liste noch eine weitere Form hinzuzufügen. Forscher haben die entdeckt. Scutoid - eine in der Natur erzeugte geometrische Form, die hilft, Zellen effizient zu verpacken.
Die Form beginnt mit der Entwicklung einer Zelle. Während der Bildung eines Embryos biegen sich die Gewebe in eine Reihe von Formen, um später zu einem Organ zu werden. Beispielsweise tragen Epithelzellen zur äußeren Schicht der menschlichen Haut der Epidermis bei.und helfen bei der selektiven Absorption, dem Schutz des Körpers, dem Transport von Zellen und der Wahrnehmung ihrer Umgebung. Diese Zellen packen eng zusammen, um der Kurve Rechnung zu tragen, die während ihrer Entwicklung auftritt.
Forscher haben lange angenommen, dass diese Zellen entweder in Säulen oder in flaschenartigen Formen zusammengepackt sind.
Ein internationales Wissenschaftlerteam definierte diese Annahme neu und entdeckte zufällig eine neue geometrische Form. Sie entdeckten, dass sich die Gewebe in einer zuvor unbeschriebenen Form biegen, um den Energieverbrauch des Körpers zu minimieren und die Stabilität der Zellen bei ihrer Bildung zu maximieren.
Die Forscher stammen aus einer Zusammenarbeit zwischen den USA und der Europäischen Union, insbesondere zwischen Teams unter der Leitung von Luis Escudero von der Universität Sevilla in Spanien und Javier Buceta von der Lehigh University in den USA. Die neue Form und der Prozess der Entdeckung dieser Form sind beidesdetailliert in der Zeitschrift Naturkommunikation .
Das Team verwendete ein Computermodellierungssystem, das Voronoi-Diagramme verwendete. Voronoi-Diagramme sind ein Werkzeug zum Verständnis der geometrischen Organisation.
"Während des Modellierungsprozesses waren die Ergebnisse, die wir gesehen haben, seltsam" sagte Buceta . "Unser Modell sagte voraus, dass mit zunehmender Krümmung des Gewebes Säulen und Flaschenformen nicht die einzigen Formen waren, die Zellen entwickeln könnten. Zu unserer Überraschung hatte die zusätzliche Form in der Mathematik nicht einmal einen Namen!haben normalerweise die Möglichkeit, eine neue Form zu benennen. "
Woher der Name kommt
Aber warum sollte man den Namen Scutoid wählen? Während die Entdeckung bei der Beobachtung menschlicher Zellen erfolgte, stammt der Name aus dem Scutellum - dem hinteren Teil des Brustkorbs eines Insekts.
Bevor sie sich über ihren neuen Fund zu sehr aufregen konnten, mussten die Forscher die Form überprüfen, die die Modellierung vorhergesagt hatte. Sie untersuchten die 3D-Packung einer Vielzahl von Geweben bei verschiedenen Tieren. Ihre experimentellen Daten bestätigten, dass Epithelzellen eine ähnliche Form annahmendas Scutoid.
"Wir haben die Lösung der Natur für eine effiziente epitheliale Biegung freigeschaltet."
Wie Buceta erklärte: "Wir haben die Lösung der Natur für eine effiziente epitheliale Biegung freigeschaltet."
Während die Messung der Fläche eines Scutoids möglicherweise nicht in Kürze einem mathematischen Test unterzogen wird, kann das Verständnis seiner Form und seines Zwecks Biologen helfen, besser zu verstehen, wie die Natur bestimmte Formen erzeugt.
"Zusätzlich zu diesem grundlegenden Aspekt der Morphogenese", so schrieben sie, "hängt die Fähigkeit, Gewebe und Organe in Zukunft zu konstruieren, entscheidend von der Fähigkeit ab, die 3D-Organisation von Zellen zu verstehen und dann zu steuern."
"Wenn Sie beispielsweise künstliche Organe züchten möchten, könnte diese Entdeckung Ihnen helfen, ein Gerüst zu bauen, das diese Art der Zellpackung fördert und die Art und Weise der Natur, Gewebe effizient zu entwickeln, genau nachahmt", fügte Buceta hinzu.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Naturkommunikation .
Via : Leigh University