Buvo atrasta nauja geometrinė forma, kuri leidžia trimačiai supakuoti epitelio ląsteles formuojant lenktus audinius ir organus.
Every living organism begins as a single ląstelė, which then divide into more cells, which further divide and subdivide until billions of ląstelės are formed to create the whole organism. Its one of the most enigmatic aspects of biologija how starting from cells, first tissues and then organs are formed. Essentially, a simple structure of the embryo formed by only few cells becomes a living organism having complex organs. For example, millions of epithelial cells pack together to form the žmogaus skin, our largest organ and strongest barrier. If our oda was a completely flat surface, known geometrical shapes could be stacked together to build skin. But since our body is not flat these epithelial cells have to curve and bend themselves. Epithelial cells not just form the outer layer of our skin, but they also line the kraujas vessels as well as the organs in all animals. When an embryo is developing, audiniai (made of cells) bend and form complex three-dimensional shapes which then become organs like heart or liver etc. The starting blocks epithelial cells ‘move’ and ‘join’ together to organize themselves and pack tightly to give an organ its final three-dimensional shape since most organs are curved structures. Because of this requirement of curvature, it is understood that epithelial cells that line the organs have to adopt columnar or bottle shapes to be able to surround organs while the embryo is growing. Epithelial cells also provide other functions like forming a barrier against infections and absorption of nutrients.
Atrasta nauja forma!
Sevilijos universiteto (Ispanija) ir Lehigh universiteto (JAV) mokslininkai savo tyrime, paskelbtame žurnale „Nature Communications“, padarė išvadą, kad epitelio ląstelės įgauna panašią į „suktų prizmių“ formą. Ši nauja vientisa geometrinė forma buvo pavadinta "skotoidas“. Ši forma leidžia epitelio ląstelėms pasiekti savo tikslą – suteikti organams trimatę dangą. Scutoid yra į prizmę panaši konstrukcija, kurios vienoje pusėje yra šešios kraštinės, o kitoje - penkios, o viename iš ilgųjų prizmės kraštų yra trikampis. Dėl šios unikalios skerdenos struktūros galima juos sukrauti kartu su pakaitomis penkių ir šešių pusių galais, leidžiančiais sukurti lenktus paviršius. Šis pavadinimas geometrijoje neegzistuoja ir buvo pasirinktas tyrėjų po kruopštaus svarstymo ir dėl skruosto panašumo su vabalo, kuris yra užpakalinis vabzdžio krūtinės ląstos galas, formos.
Skerdenos forma yra gausi
Tyrėjai naudojo skaičiavimo modeliavimo techniką naudodami Voronojaus diagramas. Tai dažniausiai naudojamas įrankis suprasti geometrines figūras įvairiuose laukuose. Modeliavimo eksperimentai parodė, kad didėjant audinio kreivumui, šiuos audinius sudarančios ląstelės naudojo sudėtingesnes formas nei tik stulpelių ir butelių formos, kaip buvo manoma anksčiau. Epitelio ląstelės įgauna formą, kuri anksčiau nebuvo aprašyta, ir ši konkreti forma padeda ląstelėms efektyviau naudoti energiją ir maksimaliai padidinti pastovų sandarumą. Tyrėjai atidžiai ištyrė trijų dimensijų skirtingų gyvūnų audinių supakavimą, kad ištirtų jų nuomonę. Eksperimentiniai duomenys parodė, kad epitelio ląstelės yra labai panašios 3D motyvus, kaip numato skaičiavimo modeliavimas. Taigi tai nauja forma scutoid padeda lenkti ir išlenkti ir leidžia optimaliausiai ląstelėms išlikti stabiliai supakuotoms. Nustačius, kad egzistuoja nauja forma, tyrėjai ištyrė, ar kituose organizmuose nėra į skerdeną panašios formos, ir jie nustatė, kad šios formos buvo gausu. Šios į skerdeną panašios formos taip pat buvo aptiktos zebrinių žuvų epitelio ląstelėse ir vaisinių muselių seilių liaukose, ypač tuose regionuose, kur audinys turi būti labiausiai išlenktas, o ne plokščias.
Tai labai įdomus ir unikalus atradimas, galintis pagerinti mūsų supratimą ir padėti kontroliuoti trimatę organų organizaciją (morfogenezę). Tai gali suteikti daugiau informacijos apie tai, kas atsitinka, kai organas nesusiformuoja tinkamai ir sukelia ligas. Tai galėtų būti didžiulė pagalba auginant dirbtinius organus ir audinių inžineriją, nes pastačius pastolius su teisinga sandarinimo struktūra būtų galima pasiekti geresnių rezultatų. Šios naujos formos atradimas gali būti pritaikytas įvairiose mokslo srityse.
***
{Galite perskaityti pradinį tyrimo dokumentą spustelėję toliau pateiktą DOI nuorodą cituojamų šaltinių sąraše}
Šaltiniai)
Gómez-Gálvez P ir kt. 2018. Scutoids yra geometrinis sprendimas trimačiam epitelio pakavimui. Gamta Pranešimai. 9 straipsnio 1 dalį.
https://doi.org/10.1038/s41467-018-05376-1
***
