Исследование 2018 года, опубликованное в журнале Nature Communications, привело к открытию совершенно новой формы в геометрии - скутоида.
Международная группа ученых показала, что эпителиальные клетки, из которых состоят многие органы живых организмов, имеют ранее неизвестную форму. Это позволяет им плотно прилегать друг к другу и образовывать сложные изогнутые структуры.
По словам Луисмы Эскудеро, биолога из Испании и автора исследования, эпителиальные клетки похожи на детали конструктора, из которых собраны животные. Эпителий выполняет множество функций, например, защищает от инфекций или поглощает питательные вещества. Таким образом, из простой структуры в процессе развития он превращается в сложные органы.
В ходе роста организмов эпителиальные клетки начинают соединяться друг с другом. Раньше считалось, что они имеют форму призмы или усеченной пирамиды, но прямых доказательств не было, так как сложно визуализировать микроскопические структуры.
Чтобы понять, как эпителиальные клетки соединяются, ученые создали компьютерную модель изогнутых тканей. Они обнаружили, что наблюдаемые в реальных клетках паттерны можно воссоздать, только если клетки имеют форму скутоида - "скрученной призмы", как они ее описали.
Зная это, исследователи нашли скутоиды в клетках плодовых мушек, рыб и млекопитающих. Это свидетельствует, что скутоид - оптимальная природная форма для создания изогнутых тканей.
По словам Буцеты, форма стала полной неожиданностью, и в математике для нее даже не было названия.
Неофициально, одна из участниц исследовательской группы Клара Грима рассказала интересную историю о происхождении названия "скутоид".На начальном этапе проекта они в шутку временно назвали эту фигуру "Эскутоид" в честь руководителя группы биологов Луиса Эскудеро. Его фамилия переводится как "оруженосец" с латыни.
Это открытие важно для математики, биомедицины и других областей. Оно поможет понять, как формируются органы и почему это нарушается при некоторых заболеваниях.
Более того, т.к. скутоиды являются строительным блоком многоклеточных организмов, сложная жизнь, возможно, никогда не появилась бы на Земле без этого.
Следующий шаг ученых - выяснить, какие молекулы заставляют клетки принимать форму скутоида. Эти знания в будущем можно будет использовать для выращивания искусственных тканей и органов, что важно для биологии и медицины.
Оригинальная статья с описанием открытия - https://www.nature.com/articles/s41467-018-05376-1