Выяўлена новая геаметрычная форма, якая дазваляе ўпакоўваць эпітэліяльныя клеткі ў трохмернай форме пры стварэнні выгнутых тканін і органаў.
Every living organism begins as a single ячэйка, which then divide into more cells, which further divide and subdivide until billions of клетак are formed to create the whole organism. Its one of the most enigmatic aspects of біялогія 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 чалавек skin, our largest organ and strongest barrier. If our скура 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 кроў vessels as well as the organs in all animals. When an embryo is developing, тканіны (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.
Адкрыта новая форма!
У сваім даследаванні, апублікаваным у Nature Communications, даследчыкі з Севільскага ўніверсітэта (Іспанія) і Універсітэта Ліхай (ЗША) прыйшлі да высновы, што эпітэліяльныя клеткі прымаюць форму, падобную на «скручаныя прызмы». Гэтая новая цвёрдая геаметрычная форма атрымала назву "скутападобны'. Такая форма дазваляе эпітэліяльным клеткам дасягнуць сваёй мэты - забяспечыць трохмернае пакрыццё для органаў. Скутоід - гэта структура, падобная на прызму, з шасцю бакамі з аднаго боку і пяццю з другога, а таксама трохкутнай гранню на адным з доўгіх краёў прызмы. Гэтая унікальная структура скутоіда дазваляе ўкладваць іх разам з чаргаваннем пяці і шасцібаковых канцоў, што дазваляе ствараць выгнутыя паверхні. Гэтая назва не існуе ў геаметрыі і была выбрана даследчыкамі пасля ўважлівага разгляду і з-за падабенства скутоіда з формай шчытка жука, які з'яўляецца заднім канцом грудной клеткі насякомых.
Скутоідная форма багатая
Даследчыкі выкарыстоўвалі тэхніку вылічальнага мадэлявання з выкарыстаннем дыяграм Вороного. Гэта найбольш часта выкарыстоўваецца інструмент для разумення геаметрычных фігур у розных галінах. Эксперыменты па мадэляванні паказалі, што па меры павелічэння крывізны ў тканіны клеткі, якія складаюць гэтыя тканіны, выкарыстоўвалі больш складаныя формы, чым проста слупкі і формы бутэлек, як лічылася раней. Эпітэліяльныя клеткі прымаюць форму, якая раней не апісвалася, і гэтая канкрэтная форма дапамагае клеткам зрабіць іх больш энергаэфектыўнымі, максімізуючы ўстойлівую ўпакоўку. Даследчыкі ўважліва паглядзелі на трохмерную ўпакоўку розных тканін у розных жывёл, каб прааналізаваць іх погляды. Эксперыментальныя дадзеныя ўсталявалі, што эпітэліяльныя клеткі сапраўды прымаюць вельмі падобныя 3D матывы, прадказаныя з дапамогай вылічальнага мадэлявання. Дык вось, гэта новая форма скутоід дапамагае згінацца і выгінацца і дазваляе найбольш аптымальным спосабам заставацца стабільнай упакоўкай клетак. Пасля таго, як усталявалі, што існуе новая форма, даследчыкі даследавалі ў іншых арганізмах наяўнасць скутоіднай формы, і яны выявілі, што гэтая форма прысутнічала ў вялікай колькасці. Гэтыя скутоідныя формы таксама былі знойдзены ў эпітэліяльных клетках рыб зебры і слінных залозах пладовых мушак, і асабліва ў тых рэгіёнах, дзе тканіны патрабавалася больш выгінацца, а не мець плоскі выгляд.
Гэта вельмі цікавае і ўнікальнае адкрыццё, якое можа пашырыць наша разуменне і дапамагчы нам кантраляваць трохмерную арганізацыю органаў (марфагенез). Гэта можа праліць больш святла на тое, што адбываецца, калі орган не фарміруецца правільна, што прыводзіць да захворванняў. Гэта магло б аказаць вялікую дапамогу ў галіне вырошчвання штучных органаў і тканкавай інжынерыі, паколькі будаўнічыя будаўнічыя лесу з правільнай структурай упакоўкі прывядуць да лепшых вынікаў. Адкрыццё гэтай новай формы мае патэнцыйнае прымяненне ў розных навуковых галінах.
***
{Вы можаце прачытаць арыгінальную даследчую працу, націснуўшы на спасылку DOI, прыведзены ніжэй у спісе цытуемых крыніц}
Крыніца (я)
Гомес-Гальвес П і інш. 2018. Скутоіды - гэта геаметрычнае рашэнне трохмернай ўпакоўкі эпітэлія. Прырода Камунікацыі. 9 (1).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-05376-1
***
