Ποια είναι η ανακαλυφθείσα γεωμετρική μορφή που είναι μέρος του επιθηλίου όλων των ζωντανών πραγμάτων

Δύο ομάδες εργασίας από το Πανεπιστήμιο της Σεβίλλης και το Πανεπιστήμιο Lehigh Ήταν υπεύθυνη για την ανακάλυψη του τελευταίου γεωμετρικού σχήματος. Οι τρόποι συμπλήρωσης του κενού με μικρότερα κομμάτια είναι ατελείωτοι. Με Οι escotides έθεσαν ένα άλλο ερώτημα: πώς είναι τα κύτταρα που τα συνθέτουν και τα οποία γεμίζουν τους επιθηλιακούς ιστούς που αποτελούν μέρος όλων των ζώων. Έτσι μοιάζουν και πώς ενώνονται μεταξύ τους.

οΤα επιθηλιακά κύτταρα είναι τα δομικά στοιχεία ενός ζώου. Είναι σαν κομμάτια Lego που συναρμολογούνται για να δίνουν τα πιο ποικίλα σχήματα. Αυτό δεν συμβαίνει ξαφνικά, αλλά σιγά-σιγά. Τα επιθηλιακά κύτταρα κινούνται και συναρμολογούνται με ελεγχόμενο τρόπο κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης.

Επιθηλιοποίηση Απαραίτητη για τη μετάβαση από το κελί (Zygote) σε μια απλή δομή που αποτελείται από Λίγα και έμβρυα για ένα πλήρες άτομο με πολύπλοκα όργανα. Αυτή η διαδικασία είναι απαραίτητη, επειδή η λειτουργία και το σχήμα του οργάνου σχετίζονται. Για να λειτουργεί σωστά, το σχήμα του πρέπει να ρυθμιστεί σωστά.

Διάταξη γραμμών

Τα κύτταρα εμφανίζονται στο επιθήλιο σε κανονική μορφή, πολύ κοντά το ένα στο άλλο χωρίς να αφήνουν κενά. Μέχρι στιγμής, έχει μελετηθεί με απλούς ιστούς που μπορούν να μοντελοποιηθούν χρησιμοποιώντας μια επίπεδη αναπαράσταση. Επιπλέον, ήταν γνωστό ότι Το σχήμα και η διάταξη των κυττάρων στους ιστούς μπορεί να προσεγγιστεί με το διάγραμμα Voronoy.

“Η αποσύνθεση μιας μετρικής περιοχής σε περιοχές που σχετίζονται με την ύπαρξη οργανισμών, με τέτοιο τρόπο ώστε σε αυτήν την προαναφερθείσα αποσύνθεση, μια περιοχή της μετρικής περιοχής κατανέμεται σε καθένα από τα σημεία πουΠιο κοντά σε αυτόν από οτιδήποτε άλλοΕξηγήστε τους επαγγελματίες στο A. Ερευνα Δημοσιεύτηκε στη συνομιλία.

Με άλλα λόγια, αποτελείται από “Χωρίστε την περιοχή σε όσο το δυνατόν περισσότερες περιοχές όπου υπάρχουν σημεία ή αντικείμενα με τέτοιο τρόπο ώστε η περιοχή να κατανέμεται σε κάθε σημείο Δείχνοντας σε ό, τι είναι πιο κοντά σε αυτόν από οποιονδήποτε άλλο.

Υπάρχει ένας άλλος τρόπος για τη λήψη διαγραμμάτων Voronoy. Λαμβάνοντας υπόψη ένα σύνολο σημείων στο επίπεδο, εάν οι κύκλοι μεγαλώνουν γύρω τους με τον ίδιο ρυθμό, δημιουργείται επίσης ένα διάγραμμα Voronoi.

Απλά, επίπεδα και αναπτυσσόμενα επιθηλιακά κύτταρα, Συσκευάζεται σε 2D επειδή όλα μεγαλώνουν με την ίδια δύναμη από το ίδιο κέντρο μάζας. Αυτή η ιδέα έχει ήδη αξιοποιηθεί από τον Luisma Escudero, έναν επαγγελματία που είναι μέλος της μελέτης και ο οποίος έδωσε το όνομα scutoid, για να αναπτύξει ένα μοντέλο που λειτουργεί για να κατανοήσει πώς η οργάνωση ιστών επηρεάζει την ανάπτυξη όγκων.

Escudero και συνεργάτες Δημιουργήστε ένα ιδανικό μοντέλο επίπεδου (και μυϊκού) επιθηλιακού ιστού χρησιμοποιώντας μια υπολογιστική διαδικασία στην οποία δημιουργείται για πρώτη φορά ένα σύνολο τυχαίων σημείων; Στη συνέχεια, σε αυτά τα σημεία υπολογίζεται το διάγραμμα Voronoi. Ακολουθείται από το κέντρο μάζας για καθεμία από τις περιοχές που προκύπτουν (αυτό μας δίνει ένα νέο σύνολο σημείων) και το διάγραμμα Voronoy υπολογίζεται για το νέο σετ.

Η διαδικασία επαναλαμβάνεται έως και τρεις φορές. Πώς φαίνεται αυτό το πέμπτο υπολογισμένο διάγραμμα Voronoy είναι το ιδανικό μοντέλο ιστού (αφού όλα τα κύτταρα είναι όμοια, όταν επεκτείνονται, τα όριά τους τείνουν να σχηματίζουν ένα διάγραμμα Voronoy).

Από εδώ, οι ερευνητές μετρούν πόσο παρόμοιοι είναι οι ιστοί με ένα πραγματικό δείγμα. Εάν είναι οι ίδιοι, οι πραγματικοί ιστοί είναι υγιείς. Διαφορετικά, ορισμένα κύτταρα δεν έχουν τα ίδια φυσικά χαρακτηριστικά με τους γείτονές τους, γεγονός που μπορεί να υποδηλώνει την έναρξη μιας διαδικασίας όγκου.

Η αμφιβολία πάντα αμφιβάλλει

Οι βιολόγοι δεν είναι πεπεισμένοι για αυτήν την γενικά αποδεκτή υπόθεση. Δημιούργησαν ένα μαθηματικό μοντέλο για έναν σωλήνα με βάση τα διαγράμματα Voronoy Όπου τα κύτταρα αλλάζουν γείτονες από τη μία επιφάνεια στην άλλη. Οι ειδικοί λένε: “Το πιο σημαντικό πράγμα είναι ότι το μοντέλο μπόρεσε να προβλέψει τι συνέβη στη φύση.” Αφού εξέτασαν τα δείγματα επιθηλιακών κυττάρων από τους σιελογόνους αδένες της μύγας των φρούτων, επιβεβαίωσαν ότι τα πραγματικά κύτταρα είχαν το ίδιο σχήμα με το μοντέλο.

Ένα γεωμετρικό σχήμα χρειάστηκε για να μοντελοποιήσει καλά τα επιθηλιακά κύτταρα ιστού. Μπορεί να διπλωθεί και να υιοθετήσει διαφορετικές στροφές. Το σχήμα του αντιστοιχεί στο μοντέλο ισορροπίας ισχύος. Ήταν από τη βασική επιφάνεια μέχρι την κορυφή, αλλά χωρίς να έχουν τις ίδιες επαφές και στις δύο επιφάνειες.

Η τελική λύση που προτάθηκε ήταν Ασκοτοειδές. Αυτά τα σχήματα θυμίζουν τη διάταξη δύο θωρακικών περιοχών ορισμένων εντόμων: της ασπίδας και του μίσχου. “Η ομοιότητα είναι πολύ μεγάλη για τα σκαθάρια Protaetia speciosa, Υποδεικνύει στο έγγραφο.

Για να δώσετε ισορροπία Η τρισδιάστατη άποψη απαιτούσε αλληλεπίδραση μεταξύ βιολόγων (Ποιοι μπορούν να περιγράψουν με ακρίβεια πώς τοποθετούνται οι ιστοί), μαθηματικοί (που βρίσκουν την κατάλληλη μαθηματική διαμόρφωση προσαρμοσμένη στις περιγραφές που παρείχε η προηγούμενη) και φυσικοί (που επιβεβαιώνουν ότι η περιγραφείσα δομή είναι δυνατή υπό την έννοια μιας ισορροπίας δυνάμεων). Για να φτάσετε στο τελικό μοντέλο, ήταν απαραίτητο να επαληθεύσετε ότι οι προβλέψεις που έγιναν από το μοντέλο τροποποιήθηκαν για να ταιριάζουν με την πραγματικότητα.

Το ασκοτοειδές λαμβάνεται από κάθετες τομές σε όλες τις επιφάνειες μεταξύ των κορυφών και των βασικών επιφανειών. Για παράδειγμα, ένα σύνολο σημείων (σπόροι) επιλέγεται στην κορυφή της επιφάνειας. Τμήματα κάθετα στην κορυφή της επιφάνειας τραβιούνται σε καθέναν από αυτούς τους σπόρους. Σε κάθε στρώμα μεταξύ των κορυφών και της βάσης μου, κάθε κλάσμα θα παράγει ένα σταυρό (νέος σπόρος). Αυτοί οι νέοι σπόροι υπολογίζονται χρησιμοποιώντας το διάγραμμα Voronoy σε αυτό το στρώμα. Τέλος, τοποθετούνται οι περιοχές Voronoi (που θα είναι πολύγωνα) που αντιστοιχούν σε όλα τα σημεία του ίδιου τμήματος.

Το σχήμα του

Το εσκουτοειδές είναι ένα γεωμετρικό στερεό μεταξύ δύο παράλληλων επιφανειών (βασικών και κορυφών), έτσι ώστε η διασταύρωση του ασκοτοειδούς και στις δύο επιφάνειες (και στα υπόλοιπα ενδιάμεσα στρώματα επίσης) να είναι πολύγωνα (τα οποία θα είναι οι “κορυφές” του εσκουτοειδούς). Οι κορυφές αυτών των δύο πολυγώνων συνδέονται μέσω καμπύλης ή σύνδεσης σχήματος Υ.

Τα πρόσωπα δεν πρέπει να είναι κυρτά. Μπορεί να έχει εσωτερικά ή εξωτερικά κενά, οπότε μπορούν να γεμιστούν πολλά αυτόματα πληρωτικά για να γεμίσει πλήρως το διάστημα μεταξύ των δύο παράλληλων επιφανειών. Γιατί η φύση είναι τόσο περίπλοκη; Η απάντηση έρχεται από τον φυσικό της ομάδας, Javier Busita, από τα Τμήματα Βιομηχανικής, Χημικής και Βιομοριακής Μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Lehigh της Πενσυλβανίας (ΗΠΑ). “Η αλλαγή του σχήματος δεν είναι δωρεάν για τα κύτταρα: κοστίζει ενέργεια. Πρέπει επίσης να συσκευαστεί μαζί, όπως πρέπει να επενδύσετε, για παράδειγμα, στην παραγωγή σωματιδίων που δρουν σαν κόλλα. Ωστόσο, τα κύτταρα αναζητούν πάντα εξοικονόμηση ενέργειας. Εάν υπολογίζεται το κόστος της πάστας. Τα κύτταρα μαζί επίπεδη σε επίπεδο, θα επαληθεύσουν ότι το escotoid είναι η καλύτερη επιλογή ενθυλάκωσης για εξοικονόμηση όταν υπάρχει κάποια καμπυλότητα στον ιστό.

Η ιδέα σχετίζεται με την αναζήτηση της ισορροπίας δυνάμεων στην οποία υπόκεινται τα κύτταρα από την άποψη της έντασης. Με αυτόν τον κομψό τρόπο, τα μαθηματικά, η βιολογία και η φυσική συμβαδίζουν με αυτήν την ανακάλυψη. Τα πειραματικά αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν σε άλλους κυρτούς επιθηλιακούς ιστούς, όπως η επιφάνεια της μύγας και ένα έμβρυο από ζέβρα. Αυτό ήταν απαραίτητο για τη γενίκευση των συμπερασμάτων.

Η γνώση σε αυτή τη λεπτομέρεια μπορεί να είναι απαραίτητη η δομή των επιθηλιακών κυττάρων για τη δημιουργία οργάνων in vitro. Έχουμε ακόμη πολύ δρόμο να διανύσουμε, αλλά έχει σημειωθεί μεγάλη πρόοδος χάρη στις οργανικές καλλιέργειες και τις απλουστευμένες εκδόσεις των όλο και πιο σχετικών οργάνων.

Με οργανίδια Οι ασθένειες μπορούν να μελετηθούν σε πιάτα καλλιέργειας. “Μέσα από τη δουλειά μας έχουμε θέσει τα θεμέλια για να μελετήσουμε εάν τα οργανίδια είναι σωστά συσκευασμένα και, κατά συνέπεια, αναπαράγουν πιστά τα χαρακτηριστικά του οργάνου που χρησιμοποιείτε ως μοντέλο “, λένε οι ειδικοί.

Συνέχισε να διαβάζεις:

Καθαρός αέρας, ο καλύτερος σύμμαχος για τη μείωση της εξάπλωσης του COVID-19

Κλειδιά για τη νέα μετάλλαξη SARS-CoV-2, σύμφωνα με έναν ειδικό από τον Malbrán