美科学家发现新几何形状“盾片状”

动物上皮细胞借此节省能耗

2018年08月02日08:39  来源:科技日报
 

新形状“盾片状” 图片来源:美国趣味科学网

我们的世界由优雅的形状组成,有正方形、矩形、球形、棱形等。但有时候,这些形状并不能填满大自然的游戏板。据美国趣味科学网站7月30日报道,美国科学家发现了一种新形状“盾片状”(scutoid),填补了这一空白。新形状能让动物的上皮细胞有效堆积,从而节约能耗。

里海大学生物工程副教授哈维尔·布西塔领导的团队在《自然·通讯》杂志发表论文指出,“盾片状”对数学来说是个新形状,但对自然界来说并非如此,它是身体中的上皮细胞为了紧密包裹起来并有效形成器官的灵动曲线所采取的形状。

上皮细胞是位于皮肤或腔道表层的细胞,包括皮肤、其他器官和血管等。在生物学书籍中,这些细胞通常被描述为“类圆柱状”或“具有某种棱柱形状”,它拥有两个平行面和一定数量的平行四边形。

但科学家通过计算机模拟发现,当必须紧紧“抱”在一起以形成器官的弯曲部分时,上皮细胞可采取一种以前数学课本上未曾出现过的新形状——“盾片状”,它以甲虫胸部三角形的部分,即所谓的“小盾片”(scutellum)命名。“盾片状”本身看起来像一个弯曲的棱镜,拥有五个略微倾斜的侧面以及一个被切断的拐角。

研究人员后来证实,果蝇唾液腺和胚胎的上皮细胞中存在这种形状。他们解释称,通过包裹成“盾片状”,细胞可以将能耗降至最小,并最大限度地提高它们包裹在一起的稳定性。发现如此优雅的天然数学形状可以为工程师提供新模型,以激发他们制造出精致的人造组织。

布西塔说:“如果你正在尝试培育人造器官,这一发现可以帮你建立一个支架,以刺激细胞包裹在一起,从而让身体组织有效地发育。(记者 刘霞)

(责编:姜虹羽(实习生)、熊旭)

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