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几何世界新成员:scutoid

2020-06-19

几何世界新成员:scutoid

在几何的世界中,大家原本以为不会再有新形状出现,但最近科学家透过研究上皮细胞排列的形状,发现了新形状「scutoid」。

欢迎几何新成员!

在几何的世界中,大家原本以为不会再有新成员加入,但根据研究人员的最新发现,一种全新的形状还没有被人广泛使用,他们将这种形状命名为「scutoid」(盾柱状),并且将研究发表在《自然通讯》期刊。

研究上皮组织时发现

这份研究是由西班牙塞维亚大学、巴伯罗德欧拉维德大学和美国理海大学一起发表,这三所研究机构的人员在研究上皮组织时,发现了「scutoid」这种形状,而这种形状的出现和人体的奥祕息息相关。几何世界新成员:scutoid

上皮组织由排列紧密的上皮细胞构成,它能发挥覆盖、促进分泌和保护的功效。上图是上皮组织细胞排列的其中一种模样。

就和乐高一样

说到上皮细胞,这种细胞在人体内外排列,帮助人体定型,让组织得以折叠和弯曲。塞维亚大学研究人员艾思古德洛(Luisma Escudero)说:「上皮细胞就像建造器官的积木,它们就像能组成动物的乐高。」

要排得紧密,又要能弯

随着器官越长越複杂,上皮细胞「开始移动并且紧密排列在一起」。过去,科学家认为要排得紧密、结实,组织必须是瓶状或是柱状,这样排在一起还可以适应弯曲的表面。然而,透过电脑模拟和动物观察,研究人员发现细胞会排成「scutoid」这种形状。几何世界新成员:scutoid

当两个「scutoid」排列在一块,可以最紧密的连接在一起。

让彼此的接触最有效

首先,研究人员利用电脑模拟并且预测哪些细胞在保持平面或弯曲下,彼此间的接触最有效,结果电脑出现了一个长得像角柱的形状,但又不是角柱。

观察果蝇和斑马鱼后……

就在研究人员质疑这种没看过的形状时,他们利用显微镜观察果蝇唾液腺细胞以及斑马鱼细胞后发现,牠们的细胞组织都长得跟这种叫不出名字的新形状一样。于是,研究人员认为这种形状的细胞组织存在于任何弯曲的上皮组织,连人类也不例外。

上图由左而右分别是角柱体、平截头体、拟柱体和「scutoid」。塞维亚大学研究人员艾思古德洛在 Twitter 写到:「我们关于 3D 上皮细胞排列的研究已经出炉了。我们模拟了弯曲的上皮细胞,并预测细胞会呈现一种先前没形容过的几何形状,我们称这种形状为『scutoid』。我们在数个弯曲组织中确定了『scutoid』的出现。对弯曲的上皮细胞来说,『scutoid』是当然的答案。」

从捏黏土得到灵感

发展生物学家艾思古德洛表示,在电脑模拟的早期阶段,要定义这种新形状到底长什幺样子很难,直到有一天他和女儿一起捏黏土模拟时,他才能真正定义这种新形状。

艾思古德洛也提到,当他们的研究团队发现眼前的形状是几何界的新形状时,「这真的是个惊喜!」

和椿象的中胸小盾片很像

随后,他们决定把这种新形状命名为「scutoid」,因为这种形状和椿象的中胸小盾片(scutellum)形状很像。

几何世界新成员:scutoid

椿象的中胸小盾片形状,由上往下看就像「scutoid」形状。

一生难得的命名机会

参与研究的理海大学系统生物学家布赛塔(Javier Buceta)表示,有机会替新形状命名很光荣,他说:「你通常一生中不会有机会替某个可能会永存的东西命名,这种形状不是圆形或方形,而是一个新的形状。」

重大突破  未来应用範围广

研究团队指出,新形状「scutoid」的出现,能应用在许多科学领域中,包含医学生物学。

举例来说,「scutoid」形状的细胞在生长时排列在一块很有效率,未来科学家在培养人工器官时,或许就可以参考这种形状,因为这种形状替弯曲的组织带来了构造上的稳定度。

发展生物学家艾思古德洛说:「我们相信这点在许多地方都是重大突破。」

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