科學突破!科學家發現了一個全新的形狀,它隱藏在你的細胞中!
皮膚是你最大的器官。現在有大約2平方米(22平方英尺)的建築包圍著你,它不是我們想像的那樣。
事實上,科學家們剛剛發現了一種全新的幾何形狀,這是科學或數學所不知道的,而且它看起來一直隱藏在你的皮膚里。我們指的是,在上皮細胞中,構成我們外部(和內部)皮膚層的結構組織的構建塊。
這些上皮細胞是生命早期最重要的細胞之一,有助於在胚胎髮育過程中構建結構,最終成為我們所有不同的身體器官。
因此,這種由數以百萬計的微小細胞組成的上皮組織不僅構成了我們的外部皮膚,而且還構成了我們的內部器官。
科學家們從來沒有完全了解這些單個細胞的形狀,但大多數人認為它們類似於柱狀稜柱,或被稱為截形金字塔的「瓶子」形狀。
但當科學家們使用計算機模型近距離模擬上皮細胞的三維包裝時,他們得到了一個驚喜。
「在建模過程中,我們看到的結果很奇怪,」Lehigh大學的生物工程師Javier Buceta解釋道。
「我們的模型預測,隨著組織的曲率增大,柱形和瓶形並不是細胞發展出來的唯一形狀。」
除了常見的嫌疑之外,布塞塔的團隊還發現了一個他們不認識的奇怪形狀。
斯卡索茲加入,分離。
它看起來像一個稜柱,但是當稜鏡的一端有5條邊,另一個實際上有6個:一個幾何上的怪癖,由一個y形的分割,把一個稜柱的邊緣分成兩個,形成一個小三角形。
這個奇怪的「扭曲的稜鏡」聽起來像是m.c Escher可能已經嘗試過的東西,但是根據團隊的說法,這種新奇的形狀從來沒有在科學文獻中被描述過。
「令我們驚訝的是,這個額外的形狀在數學裡甚至連名字都沒有!」Buceta說。
「一個人通常沒有機會命名一個新的形狀。」
最終,研究人員將他們的新發現命名為「盾形」,以紀念一些昆蟲的胸腹後部的盾形。
一種特殊甲蟲的背側視圖。
至於為什麼飛毛腿存在於皮膚內部,研究小組說,當上皮細胞彎曲時,扭曲的稜柱能夠形成更節能的形狀。
來自西班牙塞維利亞大學的細胞生物學家Luisma Escudero解釋說:「當組織彎曲時,能量會最小化,從而更加穩定。」
「由於這個原因,我們的生物物理數據表明這些細胞所做的是採用盾形結構。」
一旦研究人員在他們的模型中識別出了飛毛腿,他們就會在自然界中驗證這一發現,在果蠅和斑馬魚的上皮組織中找到了扭曲稜鏡的初步證據。
但是由於所有的動物都含有這種皮膚細胞,研究小組認為形狀的識別可能是我們如何看待上皮細胞的一個重要轉折點。
雖然還需要更多的研究來證實飛毛腿在生物體內的分布情況(包括你),但研究人員認為,他們的發現將為對上皮器官三維組織的獨特理解鋪平道路。
「例如,如果你正在尋找人造器官,這個發現可以幫助你建立一個支架來鼓勵這種細胞的包裝,準確地模仿自然的方式來高效地發展組織,」Buceta說。
「我們已經打開了自然的解決方案,以實現有效的上皮彎曲。」
這一發現發表在《自然通訊》雜誌上。
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