Die meisten von uns müssen nur die klassischen Formen wie Kreise, Quadrate, Dreiecke und eine Handvoll Polygone beherrschen, um in dieser Welt auszukommen. Aber das ist noch nicht alles – es gibt Dutzende von funky Formen, die Wissenschaftler, Ingenieure und Biologen klassifiziert haben, darunter Dinge wie die 2014 entdeckte Hemihelix, die einem geknickten Slinky ähnelt. Jetzt haben Biologen eine andere neue Form gefunden, die als Scutoid bezeichnet wird. Es ist wahrscheinlich in Ihren Achselhöhlen, auf Ihrer Nase und im ganzen Gesicht zu finden, da es eine Form ist, die Ihre Hautzellen annehmen, wenn sie sich biegen.
Bruce Y. Lee von Forbes berichtet, dass die neue Form, die in einem Artikel in der Zeitschrift Nature Communications beschrieben wurde, dazu beiträgt, ein langjähriges Rätsel um die menschliche Haut zu lösen. Millionen und Abermillionen von Epithelzellen werden zusammengepackt, um menschliche Haut zu erzeugen, die ziemlich gut luft- und wasserdicht ist. Auf einer völlig ebenen Oberfläche könnten Säulen, Prismen oder würfelförmige Zellen nahe genug zusammengedrückt werden, um eine so starke Barriere zu schaffen. Aber der menschliche Körper hat nur wenige, wenn überhaupt völlig flache Oberflächen (Entschuldigung an Channing Tatums Bauchmuskeln), was bedeutet, dass Würfel und Säulen nicht funktionieren. Und Epithelzellen müssen sich auch während der Embryonalentwicklung extrem biegen und krümmen.
Um das Rätsel zu lösen, arbeiteten Forscher in den USA und Europa an einem Computermodell, das einen Prozess namens Voronoi-Diagramm verwendete, um herauszufinden, wie Epithelzellen zusammengepackt sind. Laut einer Pressemitteilung war die beste Lösung eine völlig neue Form, die das Team als Scutoid bezeichnete, da sie einer Ansicht des Scutellums eines Käfers von oben nach unten ähnelt, einem Teil seiner Schale. Die Form sieht aus wie ein langes fünfseitiges Prisma mit einer diagonalen Fläche, die von einem Ende abgeschnitten ist und diesem Ende sechs Seiten gibt. Das macht es möglich, Scutoids zusammen mit abwechselnden fünfseitigen und sechsseitigen Enden zu packen, die die Oberfläche bilden, so dass die Formen gekrümmte Oberflächen bilden können, ohne auseinander zu ziehen. Mach dir keine Sorgen, wenn es schwer vorstellbar ist — das Team hatte auch Probleme, es zu verstehen, bis einer der Wissenschaftler und seine Tochter es mit Ton modellierten.
„Während des Modellierungsprozesses waren die Ergebnisse, die wir sahen, seltsam“, sagt Co-Autor Javier Buceta von der Lehigh University in der Pressemitteilung. „Unser Modell sagte voraus, dass mit zunehmender Krümmung des Gewebes nicht nur Säulen und Flaschenformen die Zellen entwickelten. Zu unserer Überraschung hatte die zusätzliche Form nicht einmal einen Namen in Mathe! Normalerweise hat man nicht die Möglichkeit, eine neue Form zu benennen.“
Jessica Boddy bei Gizmodo berichtet, dass das Team dann Scutoid-ähnliche Formen im Epithel von Zebrafischen und den Speicheldrüsen von Fruchtfliegen gefunden hat. Während die Sesamstraße wahrscheinlich in absehbarer Zeit kein Liedchen über das Scutoid singen wird, könnte die Form wichtige Anwendungen in der Medizin haben. „Wenn Sie zum Beispiel künstliche Organe züchten möchten, könnte diese Entdeckung Ihnen helfen, ein Gerüst zu bauen, um diese Art der Zellpackung zu fördern und die Art und Weise, wie die Natur Gewebe effizient entwickelt, genau nachzuahmen“, sagt Buceta in der Pressemitteilung.
„Wir glauben, dass dies in vielerlei Hinsicht ein großer Durchbruch ist“, sagt Co-Autor Luis Escudero von der Universität Sevilla zu Boddy. „Wir sind überzeugt, dass es mehr Implikationen gibt, die wir versuchen zu verstehen, während wir sprechen.“