スカットイド

2つの平行な面の間にある幾何学的立体
代替テキスト
プリズム錐台角錐台と比較した短冊状体
5~6枚のスクートイドを2枚、裏返して取り付ける

スクートイド(scutoid)は、2つの平行な面の間にある特殊な幾何学的立体である。各面(およびそれらの間の他のすべての平行な面)の境界は、多角形または多角形に類似しているが、必ずしも平面である必要はなく、 2つの端の多角形の頂点は、少なくとも1つの辺で曲線またはY字型で接続されるが、すべての辺で接続される必要はない。スクートイドは、これらの2つの平面の間に少なくとも1つの頂点が存在する。スクートイドは必ずしも凸状ではなく、側面は必ずしも平面ではないため、複数のスクートイドをまとめて2つの平行な面の間の空間全体を埋めることができる。より一般的には、錐台角錐台を組み合わせたものと説明されることもある。[1] [2]

ネーミング

この物体はゴメス=ガルベスらが「Scutoids are a geometrical solution to three-dimensional packing of epithelia」と題する論文で初めて説明し、2018年7月に発表した。 [1]公式には、 scutoidという名称は、ハナムグリ亜科の甲虫など一部の昆虫の盾板盾床の形状に類似していることから名付けられた[1]非公式には、クララ・グリマは、このプロジェクトに取り組んでいる間、生物学グループのリーダーであるルイス・M・エスクデロにちなんで、この形状は冗談で一時的にEscu -toidと呼ばれていたと述べている。 [3] [4]彼の姓「Escudero」は「従者」(ラテン語のscutarius = 盾持ち)を意味するため、この一時的な名称はわずかに修正されて「scutoid」になった。

自然の中での出現

「その形は奇妙だが、多細胞生物の構成要素である。それがなければ、地球上に複雑な生命は出現しなかったかもしれない。」

アラン・バーディック『私たちは皆スカットイドである:全く新しい形、解説』[2]

上皮細胞は特定の状況下で「スクトイド形状」をとる。[1]上皮細胞では、細胞はスクトイドとして3D的に密集し、組織の湾曲を促進する。これは、発生過程における臓器の形成に不可欠である。[1] [5] [6]

スカットイドは、プリズマトイドに中間レベルの頂点が1つ追加されたものです。この追加頂点によって、結果として得られるオブジェクトの「面」の一部が湾曲します。つまり、スカットイドは多面体ではありません。なぜなら、すべての面が平面ではないからです。…スカットイドを考案・発見した計算生物学者にとって、この形状の重要な特性は、それ自体や他の幾何学的オブジェクト(例えば錐台)と組み合わせて、上皮細胞の3Dパッキングを作成できることです。
-ローラ・タールマン[7] [8]

発達中の肺上皮細胞は、甲虫の単純な胚盤に由来する「スクートイド」という用語が示唆するよりも複雑な形状をしていることがわかっています。[9]「スクートイド」が軸に沿って複数のY字型の接続または頂点を示す場合、「プナコイド」と呼ばれるようになりました。[10]その形状はニュージーランドのプナカイキあるパンケーキロックを彷彿とさせるためです

潜在的な用途

スクートイドは、上皮細胞(皮膚などの臓器の内側を覆い保護する細胞)が3次元的に効率的に詰まる仕組みを説明します。[1]上皮組織が曲がったり成長したりすると、細胞は最小限のエネルギーで詰まるように新しい形状をとらなければならず、スクートイドが発見されるまでは、上皮細胞は主に錐台形やその他のプリズムのような形状に詰まっていると考えられていました。今では、上皮細胞がどのように詰まるかがわかったことで、人工臓器に関して多くの新しい可能性が開かれています。スクートイドは、より優れた人工臓器の製造に応用でき、効果的な臓器置換、人の細胞が正しく詰まっているかどうかの認識、その問題の解決方法などが可能になります。[3]

参考文献

  1. ^ abcdef ゴメス=ガルベス、ペドロ;ビセンテ=ムヌエラ、パブロ。タグア、アントニオ。フォルジャ、クリスティーナ。カストロ、アナ M.マルタ、レトラン。バレンシア・エクスポシト、アンドレア;グリマ, クララ;ベルムデス-ガヤルド、マリーナ(2018年7月27日)。 「スクトゥイドは、上皮の三次元充填に対する幾何学的解決法です。」ネイチャーコミュニケーションズ9 (1): 2960。ビブコード:2018NatCo...9.2960G。土井:10.1038/s41467-018-05376-1。ISSN  2041-1723。PMC  6063940PMID  30054479。
  2. ^ ab Burdick, Alan (2018年7月30日). 「私たちは皆スカットイド:全く新しい形、解説」. The New Yorker . 2024年11月27日閲覧
  3. ^ パーカー 2018より。
  4. ^ 「補足映画」static-content.springer.com . Gómez-Gálvez他著『電子補足資料』(2018年)より。 2024年11月27日閲覧
  5. ^ Boddy, Jessica (2018年7月27日). 「『スキュートイド』は幾何学の最新形状、そしてあなたの体全体に広がる可能性」Gizmodo . 2024年11月27日閲覧
  6. ^ Georgiou, Aristos (2018年7月27日). 「科学者たちは真新しい3次元形状を発見した」. Newsweek . 2024年11月27日閲覧
  7. ^ Taalman, Laura [@mathgrrl] (2018年7月28日). 「SCUTOIDと呼ばれる新しい数学的形状を紹介する@Natureの記事を読みましたか? この最先端の科学が3Dプリント可能になりました: https://www.thingiverse.com/thing:3024272」(ツイート) 。 2024年11月27日閲覧– Twitter経由
  8. ^ Taalman, Laura (2018年7月29日). “Pair of Packable Scutoids”. mathgrrl.com . 2024年11月27日閲覧
  9. ^ Gómez, Harold F.; Dumond, Mathilde; Hodel, Leonie; Vetter, Roman; Iber, Dagmar (2021年10月5日). 「成長する擬似重層上皮における3D細胞隣接ダイナミクス」. eLife . 10 e68135. doi : 10.7554/eLife.68135 . PMC 8570695. PMID  34609280 . 
  10. ^ Iber, Dagmar; Vetter, Roman (2022年5月12日). 「擬重層上皮細胞における細胞の3D組織化」. Frontiers in Physics . 10 898160. Bibcode :2022FrP....10.8160I. doi : 10.3389/fphy.2022.898160 . hdl : 20.500.11850/547113 .
  • パーカー、マット(2018年8月3日). 「スカットイド:科学者は新しい形状を発見したのか?」. youtube.com . Stand-up Maths . 2024年11月27日閲覧
  • M, Katie (2018). 「スカットイドのモデル」. youtube.com . Burdick 2018によると、この動画は原著論文(Gómez-Gálvez et al. 2018)の発表後に初めてオンライン公開された動画でした。 2024年11月27日閲覧

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