美科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新幾何形狀“盾片狀”

新形狀“盾片狀” 圖片來(lái)源：美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)

我們的世界由優(yōu)雅的形狀組成，有正方形、矩形、球形、棱形等。但有時(shí)候，這些形狀并不能填滿大自然的游戲板。據(jù)美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站7月30日?qǐng)?bào)道，美國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新形狀“盾片狀”（scutoid），填補(bǔ)了這一空白。新形狀能讓動(dòng)物的上皮細(xì)胞有效堆積，從而節(jié)約能耗。

里海大學(xué)生物工程副教授哈維爾·布西塔領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在《自然·通訊》雜志發(fā)表論文指出，“盾片狀”對(duì)數(shù)學(xué)來(lái)說(shuō)是個(gè)新形狀，但對(duì)自然界來(lái)說(shuō)并非如此，它是身體中的上皮細(xì)胞為了緊密包裹起來(lái)并有效形成器官的靈動(dòng)曲線所采取的形狀。

上皮細(xì)胞是位于皮膚或腔道表層的細(xì)胞，包括皮膚、其他器官和血管等。在生物學(xué)書(shū)籍中，這些細(xì)胞通常被描述為“類圓柱狀”或“具有某種棱柱形狀”，它擁有兩個(gè)平行面和一定數(shù)量的平行四邊形。

但科學(xué)家通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬發(fā)現(xiàn)，當(dāng)必須緊緊“抱”在一起以形成器官的彎曲部分時(shí)，上皮細(xì)胞可采取一種以前數(shù)學(xué)課本上未曾出現(xiàn)過(guò)的新形狀——“盾片狀”，它以甲蟲(chóng)胸部三角形的部分，即所謂的“小盾片”（scutellum）命名。“盾片狀”本身看起來(lái)像一個(gè)彎曲的棱鏡，擁有五個(gè)略微傾斜的側(cè)面以及一個(gè)被切斷的拐角。

研究人員后來(lái)證實(shí)，果蠅唾液腺和胚胎的上皮細(xì)胞中存在這種形狀。他們解釋稱，通過(guò)包裹成“盾片狀”，細(xì)胞可以將能耗降至最小，并最大限度地提高它們包裹在一起的穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn)如此優(yōu)雅的天然數(shù)學(xué)形狀可以為工程師提供新模型，以激發(fā)他們制造出精致的人造組織。

布西塔說(shuō)：“如果你正在嘗試培育人造器官，這一發(fā)現(xiàn)可以幫你建立一個(gè)支架，以刺激細(xì)胞包裹在一起，從而讓身體組織有效地發(fā)育。（記者 劉霞）