美科學家發現新幾何形狀“盾片狀”

新形狀“盾片狀” 圖片來源：美國趣味科學網

我們的世界由優雅的形狀組成，有正方形、矩形、球形、棱形等。但有時候，這些形狀并不能填滿大自然的游戲板。據美國趣味科學網站7月30日報道，美國科學家發現了一種新形狀“盾片狀”（scutoid），填補了這一空白。新形狀能讓動物的上皮細胞有效堆積，從而節約能耗。

里海大學生物工程副教授哈維爾·布西塔領導的團隊在《自然·通訊》雜志發表論文指出，“盾片狀”對數學來說是個新形狀，但對自然界來說并非如此，它是身體中的上皮細胞為了緊密包裹起來并有效形成器官的靈動曲線所采取的形狀。

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

但科學家通過計算機模擬發現，當必須緊緊“抱”在一起以形成器官的彎曲部分時，上皮細胞可采取一種以前數學課本上未曾出現過的新形狀——“盾片狀”，它以甲蟲胸部三角形的部分，即所謂的“小盾片”（scutellum）命名。“盾片狀”本身看起來像一個彎曲的棱鏡，擁有五個略微傾斜的側面以及一個被切斷的拐角。

研究人員后來證實，果蠅唾液腺和胚胎的上皮細胞中存在這種形狀。他們解釋稱，通過包裹成“盾片狀”，細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定性。發現如此優雅的天然數學形狀可以為工程師提供新模型，以激發他們制造出精致的人造組織。

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