एक नए ज्यामितीय आकार की खोज की गई है जो घुमावदार ऊतकों और अंगों को बनाते समय उपकला कोशिकाओं के त्रि-आयामी पैकिंग को सक्षम बनाता है।
प्रत्येक जीवित जीव की शुरुआत एक कोशिका से होती है , जो विभाजित होकर और कोशिकाएँ बनाती है, और ये कोशिकाएँ आगे विभाजित और उपविभाजित होकर अरबों कोशिकाओं का निर्माण करती हैं, जिससे संपूर्ण जीव बनता है। जीव विज्ञान के सबसे रहस्यमय पहलुओं में से एक यह है कि कैसे कोशिकाओं से शुरू होकर, पहले ऊतक और फिर अंग बनते हैं। संक्षेप में, कुछ ही कोशिकाओं से बनी भ्रूण की एक सरल संरचना एक जटिल अंगों वाले जीवित जीव में विकसित हो जाती है। उदाहरण के लिए, लाखों उपकला कोशिकाएँ मिलकर मानव त्वचा बनाती हैं, जो हमारा सबसे बड़ा अंग और सबसे मजबूत अवरोधक है। यदि हमारी त्वचा पूरी तरह से समतल होती, तो ज्ञात ज्यामितीय आकृतियों को एक साथ रखकर त्वचा का निर्माण किया जा सकता था। लेकिन चूंकि हमारा शरीर समतल नहीं है, इसलिए इन उपकला कोशिकाओं को मुड़ना और झुकना पड़ता है। उपकला कोशिकाएँ न केवल हमारी त्वचा की बाहरी परत बनाती हैं, बल्कि ये सभी जानवरों में रक्त वाहिकाओं और अंगों की परत भी बनाती हैं। जब भ्रूण विकसित हो रहा होता है, तो ऊतक (कोशिकाओं से बने) मुड़कर जटिल त्रि-आयामी आकृतियाँ बनाते हैं, जो आगे चलकर हृदय या यकृत आदि जैसे अंग बन जाते हैं। प्रारंभिक घटक उपकला कोशिकाएँ 'गति' करती हैं और आपस में 'जुड़ती' हैं ताकि वे व्यवस्थित होकर कसकर पैक हो सकें और अंग को उसका अंतिम त्रि-आयामी आकार दे सकें, क्योंकि अधिकांश अंग घुमावदार संरचनाएँ होते हैं। इस घुमाव की आवश्यकता के कारण, यह समझा जाता है कि अंगों को ढकने वाली उपकला कोशिकाओं को स्तंभकार या बोतलनुमा आकार अपनाना पड़ता है ताकि भ्रूण के विकास के दौरान वे अंगों को घेर सकें। उपकला कोशिकाएँ संक्रमण से बचाव और पोषक तत्वों के अवशोषण जैसे अन्य कार्य भी करती हैं।
एक नए रूप की खोज की!
स्पेन के सेविले विश्वविद्यालय और अमेरिका के लेह विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित अपने अध्ययन में निष्कर्ष निकाला है कि उपकला कोशिकाएं 'मुड़े हुए प्रिज्म' के समान आकार धारण करती हैं। इस नए ठोस ज्यामितीय आकार को ' स्कूटॉइड ' नाम दिया गया है। यह आकार उपकला कोशिकाओं को अंगों को त्रि-आयामी आवरण प्रदान करने के अपने उद्देश्य को पूरा करने में सक्षम बनाता है। स्कूटॉइड एक प्रिज्म जैसी संरचना है, जिसके एक तरफ छह और दूसरी तरफ पांच भुजाएं होती हैं, साथ ही प्रिज्म के एक लंबे किनारे पर एक त्रिभुजाकार फलक होता है। स्कूटॉइड की यह अनूठी संरचना उन्हें एक दूसरे के ऊपर इस प्रकार रखने में सक्षम बनाती है कि पांच और छह भुजाओं वाले सिरे बारी-बारी से घुमावदार सतहों का निर्माण कर सकें। ज्यामिति में यह नाम मौजूद नहीं है और शोधकर्ताओं ने सावधानीपूर्वक विचार करने के बाद और स्कूटॉइड की भृंग के स्कुटेलम (कीट के वक्ष का पिछला सिरा) के आकार से समानता के कारण इसे चुना है।
स्कूटी का आकार प्रचुर मात्रा में होता है
शोधकर्ताओं ने वोरोनोई आरेखण का उपयोग करते हुए कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग तकनीक का प्रयोग किया। यह विभिन्न क्षेत्रों में ज्यामितीय आकृतियों को समझने के लिए सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला उपकरण है। मॉडलिंग प्रयोगों से पता चला कि जैसे-जैसे ऊतक में वक्रता बढ़ती है, इन ऊतकों की कोशिकाएं पहले की मान्यताओं के अनुसार केवल स्तंभों और बोतल के आकार की तुलना में अधिक जटिल आकृतियों का उपयोग करती हैं। उपकला कोशिकाएं एक ऐसी आकृति अपनाती हैं जिसका पहले वर्णन नहीं किया गया था और यह विशेष आकृति कोशिकाओं को अधिक ऊर्जा कुशल बनाने के साथ-साथ स्थिर पैकिंग को अधिकतम करने में मदद करती है। शोधकर्ताओं ने विभिन्न जानवरों में विभिन्न ऊतकों की त्रि-आयामी पैकिंग का बारीकी से अध्ययन करके अपने दृष्टिकोण का विश्लेषण किया। प्रायोगिक आंकड़ों ने स्थापित किया कि उपकला कोशिकाएं कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग द्वारा अनुमानित बहुत समान त्रि-आयामी आकृतियों को अपनाती हैं। इसलिए, यह नई आकृति, स्कूटॉइड, झुकने और वक्र बनाने में मदद करती है और कोशिकाओं को स्थिर रूप से पैक रहने का सबसे इष्टतम तरीका प्रदान करती है। एक बार जब इस नई आकृति के अस्तित्व की पुष्टि हो गई, तो शोधकर्ताओं ने अन्य जीवों में स्कूटॉइड जैसी आकृति की उपस्थिति का पता लगाया और उन्होंने पाया कि यह आकृति प्रचुर मात्रा में मौजूद थी। ये स्कूटॉइड जैसी आकृतियाँ ज़ेबरा मछली की उपकला कोशिकाओं और फल मक्खियों की लार ग्रंथियों में भी पाई गई हैं, और विशेष रूप से उन क्षेत्रों में जहाँ ऊतकों को सपाट दिखने के बजाय सबसे अधिक घुमावदार होने की आवश्यकता होती है।
यह एक बहुत ही रोचक और अनूठी खोज है जो हमारी समझ को आगे बढ़ा सकती है और अंगों के त्रि-आयामी संगठन (मॉर्फोजेनेसिस) को नियंत्रित करने में हमारी मदद कर सकती है। यह इस बात पर अधिक प्रकाश डाल सकता है कि क्या होता है जब कोई अंग सही ढंग से नहीं बनता है जिससे बीमारियां होती हैं। यह बढ़ते कृत्रिम अंगों और ऊतक इंजीनियरिंग के क्षेत्र में बहुत मददगार हो सकता है क्योंकि सही पैकिंग संरचना के साथ मचान बनाने से बेहतर परिणाम प्राप्त होंगे। इस नए आकार की खोज में विभिन्न वैज्ञानिक क्षेत्रों में संभावित अनुप्रयोग हैं।
***
स्रोत (रों)
गोमेज़-गाल्वेज पी एट अल। 2018। स्कूटॉइड उपकला के त्रि-आयामी पैकिंग के लिए एक ज्यामितीय समाधान हैं। संचार प्रकृति। 9 (1)।
https://doi.org/10.1038/s41467-018-05376-1
***
