Proč se život neustále vyvíjí s těmito geometrickými vzory?
Globální katalog ukazuje, jak stvoření napříč stromem života pozoruhodně konzistentními způsoby vyvažuje rigiditu s flexibilitou
Stejné dlaždicové struktury s měkkými spárami se nacházejí napříč stromem života, včetně břicha zrcadlových pavouků.
Manoj Kumar Tuteja/Getty Images
Zrcadlový pavouk může pod vnějším povrchem svého břicha rychle posouvat mozaiku nepatrných reflexních desek a měnit tak vzor zrcadlových záblesků. Tento neobvyklý displej pochází z běžných stavebních bloků: Podobné dlaždicové uspořádání desky a měkké spoje se objevují v celém stromu života, od želvích krunýřů po slupky tropického ovoce. Vědci nyní sestavili 100 příkladů tohoto vzoru napříč zvířaty, rostlinami, mikroby a viry, které popisují v PNAS Nexus.
Spoluautor studie Mason Dean, biolog z City University of Hong Kong, poprvé zaznamenal pravidelný dlaždicový vzor v mikropočítačových tomografických skenech paprskové kostry. Překvapilo ho, když zjistil, že to, co vypadalo jako pixelová zrnitost, byla ve skutečnosti mozaika drobných šestiúhelníků a pětiúhelníků nacpaných od okraje k okraji přes chrupavku. Zooložka z Humboldtovy univerzity v Berlíně Jana Ciecierska-Holmes, rovněž spoluautorka, začala hledat příklady dlaždic a byla podobně překvapena, když na vnějším povlaku semen prosa objevila složité do sebe zapadající destičky. Oni a jejich kolegové se rozhodli zjistit, jak rozšířené jsou takové vzory obkladů.
Skořápkové desky a pásy z chitonů.
O podpoře vědecké žurnalistiky
Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceňované žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a nápadech, které formují náš dnešní svět.
Vědci se zaměřili na skutečné mozaikování, ve kterém jsou geometrické dlaždice diskrétními konstrukčními kusy oddělenými měkčími švy, spíše než čistě vizuálními nebo dutými vzory, jako je zvířecí zbarvení nebo plástve. Aby porovnali takové systémy napříč velmi odlišnými organismy, vytvořili rámec popisující, z čeho jsou různé přírodní dlaždice vyrobeny, jak jsou tvarovány, jak se spojují a co dělají. Výsledky odhalují strukturální paralely napříč mnoha organismy bez jakéhokoli společného původu.
Vnější obal plodu Salak.
U chitonů se vyvinuly kloubové skořápkové desky, zatímco u žraloků se vyvinula mozaiková chrupavka – dvě dlaždicové struktury, které vznikly nezávisle ve vzdálených evolučních liniích, zjistili výzkumníci – a mikroskopické améby staví architektonicky podobné ochranné obaly z vychytaných minerálních dlaždic. Jiné varianty obkládají čočky hmyzích očí a vytvářejí vzory korkových desek v rostlině sloní nohy. Napříč královstvími stejné základní uspořádání pomáhá zvířatům vidět, pohybovat se a chránit jejich těla.
Recidiva odráží, jak geometrie a růst tlačí organismy ke stejným řešením. Převážně šestistranné vzory, jako jsou vzory na žralocích a rejnocích, jsou klasickým způsobem, jak efektivně pokrýt například zakřivené povrchy. Dean také poznamenává, že okraje dlaždic jsou často zarovnány s oblastmi, kde se během růstu přidávají nové buňky, což umožňuje tkáním fungovat, když se rozšiřují. Navíc spárování tvrdých dlaždic a měkčích švů vyvažuje tuhost a flexibilitu, dodává zoolog Stanislav Gorb z univerzity v Kielu, který se na studii nepodílel. „Příliš tuhá konstrukce je dobrá pro odolávání silám, ale špatná pro generování pohybu.“
Kostěné pláty ještěrů pásovce.
Nature Picture Library/Alamy (nahoře); Život v bílé/Alamy (dno)
Autoři doufají jejich online katalog se stává živým zdrojem, který lidem pomáhá rozpoznat tyto vzorce v organismech a strukturách, které studují. „Jakmile tomu začnete věnovat pozornost, uvidíte to všude,“ říká Dean. Ciecierska-Holmes souhlasí: „Jdete tak trochu do světa teselací.“
Je čas postavit se za vědu
Pokud se vám tento článek líbil, rád bych vás požádal o podporu. Scientific American sloužil jako obhájce vědy a průmyslu již 180 let a právě teď může nastat nejkritičtější okamžik v této dvousetleté historii.
Byl jsem a Scientific American předplatitel od mých 12 let a pomohlo mi to utvářet můj pohled na svět. SciAm vždy mě vzdělává a těší a vzbuzuje úctu k našemu obrovskému, krásnému vesmíru. Doufám, že to udělá i vám.
Pokud vy přihlásit se k odběru Scientific Americanpomáháte zajistit, aby se naše pokrytí soustředilo na smysluplný výzkum a objevy; že máme zdroje na podávání zpráv o rozhodnutích, která ohrožují laboratoře v USA; a že podporujeme začínající i pracující vědce v době, kdy hodnota samotné vědy příliš často zůstává nepoznaná.
Na oplátku získáte zásadní zprávy, strhující podcastyskvělá infografika, nepřehlédnutelné newsletteryvidea, která musíte vidět, náročné hrya nejlepší vědecké psaní a zpravodajství. Můžete dokonce darovat někomu předplatné.
Nikdy nebyl důležitější čas, abychom vstali a ukázali, proč na vědě záleží. Doufám, že nás v této misi podpoříte.
