ИЗУЧАЕМ ЭМБРИОНЫ – РАЗВИВАЕМ ГЕОМЕТРИЮ

Открыта новая геометрическая форма клеток эпителия

В развивающемся эмбрионе ткани будущих органов, сосудов, а также кожного покрова формируются из эпителиальных клеток, которые выступают в роли «строительных блоков». При этом структуры, в которые выстраиваются эти клетки, способны изгибаться и перекручиваться, чтобы приобрести нужную трёхмерную форму.

Ученые из США (Lihight University) вместе с коллегами из Испании (Universidad de Sevilla) наблюдали за формированием ткани эпителия и сделали удивительное открытие – развивающиеся группы клеток эпителия временами выстраиваются в необычную геометрическую конфигурацию.

Обнаруженная геометрическая форма получила название Scutoid (скутоид) и позволяет эпителиальным клеткам минимизировать используемую энергию и обеспечивать стабильность во время изгиба ткани.

Исследование “Scutoids are a geometrical solution to three-dimensional packing of epithelia” представлено в издании Nature Communications. Специалисты использовали трёхмерное моделирование, в частности, диаграмму Вороного в качестве инструмента изучения геометрии объекта.

Ученые дают пояснения: клетки эпителия должны плотно прилегать друг к другу, это обеспечивает прочность самой конструкции, поэтому межклеточного вещества между ними — практически нет. Ранее было известно, что по мере роста тканей клетки образуют столбчатые формы или «бутылки» (призмы, усечённые пирамиды). «Скутоиды» были обнаружены в конфигурациях клеток эпителия эмбриона – впервые. Их форма во время изгиба (согласно иллюстрации одно из оснований скутоида имеет 6 граней, другое – 5) увеличивает стабильность общей конструкции под воздействием скручивающей силы, а также позволят экономить энергию на данный процесс.

К удивлению автора исследовательской работы профессора Javier Buceta, обнаруженная геометрическая форма ранее даже не имела названия. Ученые решили назвать фигуру в честь щитка насекомых – треугольной хитиновой пластины многих видов клопов и жуков (лат. scutellum).

Итоги экспериментального моделирования были проверены на тканях некоторых видов животных, скутоиды были обнаружены в слюнных железах мушек дрозофил и тканях эмбрионов рыб данио-рерио. Предполагается, что и клетки человеческого эмбриона могут формировать скутоиды.

Открытие имеет не только фундаментальное значение. Оригинальное и одновременно простое решение природы, позволяющее стабилизировать «клеточную упаковку» с максимальным КПД – будет полезно при создании искусственных органов человека+ сделает более эффективными разработки тканевой инженерии (человекоподобные роботы).

Источник Lihight University / Study Reveals the Scutoid, a New Geometric Shape Used by Nature to Pack Cells Efficiently