Bilim adamları yeni bir geometrik şekil keşfettiler
Arılar, altıgen şeklinde sıkı paketlenmiş bir bal peteği oluşturacaklar ve biyolojik dokuların epitel hücreleri, tüm organı koruyacak şekilde yoğun bir şekilde düzenlenecek. Bu hücreler yukarı ve aşağı kadar kalın Prizma Böyle mi düzenlenmiş? Kalınlıkta hala farklı Piramit Alternatif düzenleme? Ya da belki bu epitel hücreleri yumuşak ve elastik kalabilmek için normal geometrik cisimler kadar keskin değiller mi?
Organizmaların epitel hücreleri prizma veya kesik olabilir. | Resim kaynağı: DOI: 10.1038 / s41467-018-05376-1
İspanya, Sevilla Üniversitesi Moleküler Biyoloji Bölümü ve Sevilla Biyotıp Enstitüsü'nden (IBiS) araştırmacılar yakın zamanda Nature Communications'da son bulgularını yayınladılar: Biyolojik dokunun bükülme derecesi arttıkça, Piramit yapısının dışında, Doğa, epitel hücrelerinin uzaysal düzenini çözmek için daha benzersiz bir geometrik şekil de benimsemiştir. .
Bu tür bir geometri bir prizmaya benzer. Üst ve alt tabanlar paraleldir ve her yüz bir çokgendir. Bununla birlikte, bir üçgen prizmayı bir tepe boyunca böler, böylece üst ve alt taban kenarlarının sayısı farklı olur ve iki taban arasında bir tepe belirir. Ek olarak, bu geometrinin yüzeyi kavisli veya içbükey veya dışbükey olabilir. Şekil, böceğin kalkan şeklindeki sırtının azgın pullarına (skutum / skutellum) benzer olduğundan, bu geometri Kalkan gövdesi (Scutoid).
Şekildeki skutoidin bir alt yüzeyinde beş kenarı ve diğer alt yüzeyinde altı kenarı vardır Üçgen, bir böceğin arkasındaki azgın pullara benzer kalkan şeklinde bir yapı oluşturmak için prizmayı bir tepe boyunca böler. | Resim kaynağı: DOI: 10.1038 / s41467-018-05376-1
Bilim adamları ilk kullandı Voronoitu (Voronoi diyagramı) Bir bilgisayar hücrelerin uzamsal düzenini simüle ettiğinde, bu tür bir geometrinin bir matematikçi tarafından adlandırılmadığı görülmüştür.
İki boyutlu Öklid düzlemindeki Voronoi diyagramı: Bir dizi nokta verildiğinde, düzlemdeki herhangi bir noktaya olan mesafesi diğer verilen noktalara olan mesafeden daha az olan noktalar kümesi bir Voronoi hücresi oluşturur. (Voronoi hücresi), her ilkel hücre dışbükey bir çokgendir ve ilkel hücre sınırındaki noktadan en yakın iki komşuya olan uzaklık eşittir. Voronoy haritası, Dirichlet tessellation olarak da bilinen Rus matematikçi Georgy Voronoy (Georgy Voronoy) tarafından oluşturulan bir uzay bölütleme algoritmasıdır. Yoğun madde fiziğindeki Wigner-Seitz hücresi de bir Voronoi mozaiğidir. | Resim kaynağı: Wikipedia
Biyolojik organlarda epitel hücrelerinin düzenini taklit etmek için tübüler bir epidermal yapı kullandılar. İlk olarak tüpün iç yüzeyine dağılmış bir dizi nokta verildiğinde buradan bir Voronoi diyagramı oluşturulur; daha sonra iç yüzeyde verilen noktalar dış yüzeye yansıtılır ve Voronoi diyagramı da dış yüzeyde oluşturulur. İç ve dış yüzeylerdeki Voronoi diyagramlarının şekillerinin aynı olmadığı anlaşıldı. Bunun nedeni, iç yüzeyden dış yüzeye nokta projeksiyon sürecinde, iki nokta arasındaki mesafe borunun ekseni boyunca sabit kalmasına rağmen, iki nokta arasındaki mesafenin enine kesit yönü boyunca büyütülmesidir. Farklı yönlerdeki projeksiyon mesafesi değişiklikleri tutarsızdır, bu da Voronoi hücrelerinin simetrik olmadan üretilmesine neden olur.
Tübüler epidermal yapı, organizmanın epitel hücrelerinin düzenini simüle etmek için kullanılır. İç ve dış yüzeylerdeki Voronoi diyagramlarının farklı şekillere sahip olduğu görülmektedir. | Resim kaynağı: DOI: 10.1038 / s41467-018-05376-1
Bu asimetrinin neden olduğu bükülmüş yapı, biyolojik epitel dokusu büküldüğünde kalkan şeklindeki gövdenin nedenidir: Kalkan şeklindeki gövde yapısı, daha düşük enerji ile stabil bir uzay yapısı oluşturabilir .
Scutellum yapıları, meyve sinekleri, zebra balığı ve insanlar gibi birçok organizmanın epitel dokusunda yaygın olarak bulunur. Embriyonik gelişim sırasında hücreler büyür ve karmaşık yapılara ve işlevlere sahip dokulara ve organlara farklılaşır ve bu doku ve organların son hallerine ulaşmasını sağlamak için epitel hücrelerinin rasyonel olarak düzenlenmesi gerekir.
Drosophila'nın tükürük bezi epitel dokusunda kalkan şeklindeki yapı. Üstteki resim bazal yüzeyi, alttaki resim ise lümeni göstermektedir. | Resim kaynağı: DOI: 10.1038 / s41467-018-05376-1
Epitel hücrelerinin dizilimi üzerine yapılan araştırmalar biyoloji, fizik ve matematiğin kesişme noktasında olup, hücrelerin dizilişini ve biyolojik organların oluşumunu anlamada önemli bir rol oynamaktadır. Ek olarak, daha fazla araştırma, hücrelerin şeklini kontrol eden moleküller bulursa, bu bilgi laboratuvarda yapay doku ve organların oluşturulmasına yardımcı olacak ve doğanın benimsediği en etkili hücre düzenlemesini taklit edecektir.
Referans kaynağı:
DOI: 10.1038 / s41467-018-05376-1
https://www.sciencealert.com/scientists-discovered-entirely-new-shape-hiding-in-you-geometrical-scutoid-skin-epithelial-cells
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-07/uos-eca072618.php
