اسکوتوئید: یک شکل هندسی تازه کشف‌شده در سلول های بافت پوششی

پوست بزرگترین ارگان بدن محسوب می‌شود. اندازه ی آن به حدود دو متر مربع می‌رسد و البته شکل آن به صورتی که ما قبلا فکر می‌کردیم، نیست. دانشمندان یک شکل هندسی کاملا جدید را که قبلا در علوم یا ریاضی شناخته نشده بود و به نظر می‌رسد در پوست بدن پنهان باشد، کشف کردند. این ساختار در سلول‌های بافت پوششی (اپیتلیال)، واحدهای ساختمانی بافت ساختاری لایه‌های خارجی و داخلی پوست را تشکیل می‌دهد.

سلول‌های پوششی انواعی از مهم‌ترین سلول‌های اولیه در زندگی هستند که به ساخت ساختارها در جنین در حال رشدی که در نهایت تبدیل به تمام اندام‌های مختلف بدن ما می‌شود، کمک می‌کنند. بافت پوششی که از شمار میلیون‌ها میلیون سلول کوچک در هم تنیده، تشکیل شده‌است نه‌تنها پوست خارجی را می‌سازد؛ بلکه اندام‌های داخلی را هم می‌پوشاند. دانشمندان هیچ وقت کاملا درک نکرده بودند که شکل منفرد این سلول‌ها به چه صورت است؛ اما فرض می‌شد که آن‌ها شبیه ستون‌های منشورمانند یا به شکل یک بطری یا مخروط ناقص هستند.

هنگامی که دانشمندان از مدل‌های کامپیوتری برای شبیه‌سازی بسته‌های سه‌بعدی سلول‌های اپیتلیال استفاده کردند، به مورد عجیبی برخوردند. خاویر بوکتا  مهندس علوم زیستی و نویسنده‌ی مقاله، می‌گوید:

نتایجی که ما طی فرایند مدل‌سازی دیدیم، عجیب بود. مدل ما پیش‌بینی کرد که با افزایش انحنای بافت، ستون‌ها و اشکال بطری مانند، تنها اشکال ایجاد شده از سلول‌ها نیستند.

در این مطالعه علاوه بر اشکال مورد انتظار معمول، شکل عجیبی نیز دیده شد که قابل شناسایی نبود.

نمایی از اسکوتوئیدهای متصل و جدا

به نظر می‌رسید که این شکل جدید چیزی شبیه یک منشور باشد، ولی یک انتهای این منشور دارای ۵ ضلع و انتهای دیگر آن دارای ۶ وجه بود؛ تغییری هندسی که در نتیجه‌ی آن در یک لبه‌ی منشور مثلت کوچکی تشکیل می‌شود. این شکل عجیب از منشور تاب‌خورده تا‌کنون در هیچ متن علمی گزارش نشده بود. بوکتا گفت:

جای تعجب بود که این شکل اضافی حتی در ریاضیات نامی نداشت! یک فرد به‌طور معمول فرصت نام‌گذاری یک شکل جدید را ندارد.

در نهایت پژوهشگران نام این شکل را اسکوتوئید نهادند، با الهام از اسکوتلوم (سپرچه) حشرات؛ بخش خلفی سینه برخی از حشرات که شبیه همان شکل مثلثی کوچک است.

نمایی از بخش خلفی سوسک پروتائیتیا

دانشمندان در پاسخ به این پرسش که چرا اسکوتوئید در سراسر پوست داخلی وجود دارد، می‌گویند زمانی که خمیدگی‌های بافتی برای پایدار شدن، گرایش به حداقل کردن انرژی دارند، این حالت منشور تاب‌خورده شکلی پربازده از نظر انرژی است و امکان خمیدگی سلول‌ها را فراهم می‌کند. به همین دلیل داده‌های بیولوژیکی ما نشان می‌دهند کار سلول‌های فوق این است که به خود شکل اسکوتوئیدی بگیرند.

در حالی‌ که برای تعیین اینکه این شکل اسکوتوئید واقعا تا چه میزان درون مخلوقات (از جمله خود انسان) وجود دارد، نیاز به پژوهش‌های بیشتری است. پژوهشگران ادعا می‌کنند که یافته‌های آن‌ها مسیر را برای درک جدیدی از ساختارهای سه‌بعدی سلول‌های اپیتلیال هموار می‌کند. بوکتا می‌گوید:

برای مثال اگر شما قصد پرورش اندام‌های مصنوعی را دارید، این کشف می‌تواند به کمک کند داربستی بسازید که سلول‌ها به این شکل در آن بسته‌بندی شوند و به‌طور دقیق، شیوه‌ی طبیعی توسعه‌ی کارآمد بافت را تقلید کنید. ما راه حل طبیعت برای ایجاد خمیدگی‌های کارآمد در سلول‌های اپیتلیال را کشف کرده‌ایم.

این یافته‌ها در Nature Communications گزارش شده‌ است.