Unsere Welt besteht aus eleganten Formen - es gibt das Quadrat, das Rechteck, die Kugel, das Prisma und vieles mehr. Aber manchmal passen diese Formen nicht ganz zum Spielbrett der Natur.
Manchmal braucht man auch ein "Scutoid".
Diese Form - neu in der Mathematik, nicht in der Natur - ist die Form, die eine Gruppe von Zellen im Körper annimmt, um sich dicht und effizient in die kniffligen Kurven der Organe zu packen, berichteten Wissenschaftler in einem neuen Artikel, der am 27. Juli in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Naturkommunikation.
Die Zellen, Epithelzellen genannt, säumen die meisten Oberflächen im Körper eines Tieres, einschließlich der Haut, anderer Organe und Blutgefäße. Diese Zellen werden in Biologiebüchern typischerweise als säulenartig oder mit einer Art Prismenform beschrieben - zwei parallele Flächen und eine bestimmte Anzahl von Parallelogrammseiten. Manchmal können sie auch als flaschenartige Form eines Prismas bezeichnet werden, das als "Kegelstumpf" bezeichnet wird.
Mithilfe von Computermodellen fand die Gruppe von Wissenschaftlern jedoch heraus, dass Epithelzellen eine neue Form annehmen können, die von der Mathematik bisher nicht erkannt wurde, wenn sie eng zusammengepackt werden müssen, um die Biegeteile von Organen zu bilden. Die Wissenschaftler nannten die Form "Scutoid" nach einem dreieckigen Teil des Käfer-Thorax, dem Scutellum. Das Scutoid selbst sieht aus wie ein gebogenes Prisma mit fünf leicht geneigten Seiten und einer abgeschnittenen Ecke.
Die Forscher bestätigten später das Vorhandensein der neuen Form in den Epithelzellen von Speicheldrüsen und Embryonen von Fruchtfliegen.
Durch das Packen in Scutoide minimieren die Zellen ihren Energieverbrauch und maximieren, wie stabil sie beim Packen sind, sagten die Forscher in einer Erklärung. Und die Entdeckung einer solch eleganten Mathematik der Natur kann Ingenieuren neue Modelle liefern, um empfindliche, von Menschen hergestellte Gewebe zu inspirieren.
"Wenn Sie 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", so der Co-Senior-Autor Javier Buceta, Associate Professor an der Abteilung of Bioengineering an der Lehigh University in Pennsylvania, sagte in der Erklärung.
Die Ergebnisse der Studie überraschten die Forscher. "Normalerweise hat man nicht die Möglichkeit, eine neue Form zu benennen", sagte Buceta in der Erklärung.
