De buitenste cellen van onze lichaamweefsels zijn niet, zoals altijd werd aangenomen, prisma- of piramidevormig. In plaats daarvan hebben ze een geometrische vorm die nog nooit eerder is beschreven: de scutoïde. Deze toevoeging aan de geometrie verklaart hoe de natuur cellen efficiënt samenpakt in driedimensionale structuren.
De nieuwe geometrische vorm kwam aan het licht toen onderzoekers van de universiteit van Sevilla wilden verklaren waarom oppervlaktecellen, ofwel epitheelcellen, aan hun onder- en bovenkant verschillend gevormde buurcellen hebben. Hoe dat precies zat was onduidelijk omdat onderzoekers tot nu toe alleen een beeld konden vormen op basis van smalle dwarsdoorsneden.
‘Het valt niet mee om een 3D-beeld van deze minuscule structuren te verkrijgen’, zegt onderzoeksleider Luis Escudero. In plaats van dwarsdoorsnedes gebruikten Escudero en zijn collega’s daarom computermodellen. Ze modelleerden gebogen weefsels waarbij epitheelcellen oppervlaktes moeten ‘plaveien’ die aan de bovenzijde verschillen van de onderzijde.
‘Invasieve exoten bestrijden doet meer kwaad dan goed’
Het is doorgaans geen goed idee om invasieve exoten te bestrijden, stelt Menno Schilthuizen. Daarmee vertraag je het natuurlijke proces.
De onderzoekers ontdekten dat dit alleen mogelijk was als de cellen een bepaald soort vorm aannamen. Die vorm (zie afbeelding hierboven) laat zich het best omschrijven als een prisma met een vijfhoek aan de bovenzijde, een zeshoek aan de onderzijde, en met een van de zijkanten gevormd als een Y.
Kevers
De onderzoekers gingen ervan uit dat deze vorm al door wiskundigen zou zijn beschreven. Een grondige zoekactie wees anders uit. ‘We moesten toen een naam verzinnen’, zegt Escudero. De keuze viel op ‘scutoïde’ omdat de vorm lijkt op het middelste borststuk van sommige kevers. Dat borststuk wordt ook wel ‘scutum’ genoemd.
Het team keek vervolgens of de scutoïde daadwerkelijk voorkomt in echte weefsels. De onderzoekers stelden vast dat 75 procent van de epitheelcellen in de speekselklieren van de fruitvlieg scutoïden zijn. Dat percentage ligt rond 50 procent voor epitheelcellen in de plooien van fruitvliegembryo’s. Hoe gekromder de weefsels, hoe meer scutoïden.
Wijdverspreid
Scutoïden werden eveneens aangetroffen in weefsels van zebravissen en, zo luidt een voorlopige conclusie, in zoogdiercellen. Dat geeft aan dat scutoïden wijdverspreid zijn en veelvuldig door de natuur worden ingezet om gekromde structuren te creëren.
‘Toen we de vorm voor het eerst in computermodellen zagen, waren we echt verbaasd’, zegt Escudero. ‘Onze verbazing was nog veel groter toen we de vorm ook terugzagen in levend weefsel.’
De ontdekking van scutoïde-vormige cellen heeft implicaties voor weefsel-engineering en de productie van kunstmatige organen. Het succes daarvan valt of staat met een goed begrip van de 3D-organisatie van cellen. De cellen van kunstmatige organen dienen op dezelfde manier te worden verpakt als echt weefsel, zegt Escudero.
Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.
Lees verder: