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 एकल के रूप में होती है सेल, जो फिर अधिक कोशिकाओं में विभाजित हो जाते हैं, जो आगे चलकर अरबों तक विभाजित और उपविभाजित हो जाते हैं कोशिकाओं संपूर्ण जीव का निर्माण करने के लिए गठित होते हैं। यह सबसे रहस्यमय पहलुओं में से एक है जीव विज्ञान किस प्रकार कोशिकाओं से शुरू होकर पहले ऊतकों और फिर अंगों का निर्माण होता है। मूलतः, केवल कुछ कोशिकाओं द्वारा निर्मित भ्रूण की एक सरल संरचना जटिल अंगों वाला एक जीवित जीव बन जाती है। उदाहरण के लिए, लाखों उपकला कोशिकाएं एक साथ एकत्रित होकर बनती हैं मानव त्वचा, हमारा सबसे बड़ा अंग और सबसे मजबूत अवरोधक। यदि हमारा त्वचा पूरी तरह से सपाट सतह थी, ज्ञात ज्यामितीय आकृतियों को त्वचा बनाने के लिए एक साथ रखा जा सकता था। लेकिन चूँकि हमारा शरीर चपटा नहीं है इसलिए इन उपकला कोशिकाओं को स्वयं मुड़ना और झुकना पड़ता है। उपकला कोशिकाएं न केवल हमारी त्वचा की बाहरी परत बनाती हैं, बल्कि वे त्वचा की रेखा भी बनाती हैं रक्त सभी जानवरों में वाहिकाएँ और अंग भी। जब एक भ्रूण विकसित हो रहा होता है, ऊतकों (कोशिकाओं से बनी) झुकती हैं और जटिल त्रि-आयामी आकृतियाँ बनाती हैं जो बाद में हृदय या यकृत आदि जैसे अंग बन जाती हैं। प्रारंभिक ब्लॉक उपकला कोशिकाएं खुद को व्यवस्थित करने के लिए एक साथ 'चलती' और 'जुड़ती' हैं और एक अंग को अंतिम तीन देने के लिए कसकर पैक हो जाती हैं- आयामी आकार क्योंकि अधिकांश अंग घुमावदार संरचनाएं हैं। वक्रता की इस आवश्यकता के कारण, यह समझा जाता है कि अंगों की रेखा बनाने वाली उपकला कोशिकाओं को भ्रूण के बढ़ने के दौरान अंगों को घेरने में सक्षम होने के लिए स्तंभ या बोतल के आकार को अपनाना पड़ता है। उपकला कोशिकाएं संक्रमण के खिलाफ बाधा उत्पन्न करने और पोषक तत्वों के अवशोषण जैसे अन्य कार्य भी प्रदान करती हैं।
एक नए रूप की खोज की!
सेविले विश्वविद्यालय, स्पेन और लेह विश्वविद्यालय, संयुक्त राज्य अमेरिका के शोधकर्ताओं ने नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित अपने अध्ययन में निष्कर्ष निकाला है कि उपकला कोशिकाएं 'मुड़ प्रिज्म' के समान आकार लेती हैं। इस नए ठोस ज्यामितीय आकार को 'के रूप में करार दिया गया है।स्कूटॉयड'। यह आकृति उपकला कोशिकाओं को अंगों को त्रि-आयामी आवरण प्रदान करने के अपने उद्देश्य को प्राप्त करने में सक्षम बनाती है। स्कूटॉइड एक प्रिज्म जैसी संरचना है, जिसमें एक तरफ छह भुजाएँ होती हैं और दूसरी तरफ पाँच भुजाएँ होती हैं, साथ ही प्रिज़्म के लंबे किनारों में से एक पर एक त्रिभुज चेहरा होता है। स्कूटॉइड की यह अनूठी संरचना घुमावदार सतहों के निर्माण की अनुमति देते हुए बारी-बारी से पांच-तरफा और छह-तरफा सिरों के साथ उन्हें एक साथ ढेर करना संभव बनाती है। यह नाम ज्यामिति में मौजूद नहीं है और शोधकर्ताओं द्वारा सावधानीपूर्वक विचार करने के बाद और एक बीटल के स्कुटेलम के आकार के साथ स्कूटॉइड की समानता के कारण चुना गया था जो एक कीट के वक्ष के पीछे का छोर है।
स्कूटी का आकार प्रचुर मात्रा में होता है
शोधकर्ताओं ने वोरोनोई आरेखण का उपयोग करते हुए कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग तकनीक का इस्तेमाल किया। विभिन्न क्षेत्रों में ज्यामितीय आकृतियों को समझने के लिए यह सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला उपकरण है। मॉडलिंग प्रयोगों से पता चला है कि जैसे-जैसे ऊतक में वक्रता बढ़ती है, इन ऊतकों को बनाने वाली कोशिकाओं ने पहले की तरह केवल स्तंभों और बोतल-आकृतियों की तुलना में अधिक जटिल आकृतियों का उपयोग किया। उपकला कोशिकाएं एक आकार को अपनाती हैं जो पहले अवर्णित होती है और यह विशेष आकार कोशिकाओं को एक स्थिर पैकिंग को अधिकतम करते हुए उन्हें अधिक ऊर्जा कुशल बनाने में मदद करता है। शोधकर्ताओं ने अपने विचारों का विश्लेषण करने के लिए विभिन्न जानवरों में विभिन्न ऊतकों की त्रि-आयामी पैकिंग को करीब से देखा। प्रायोगिक डेटा ने स्थापित किया कि उपकला कोशिकाएं बहुत समान को अपनाती हैं 3D कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग द्वारा भविष्यवाणी के रूप में रूपांकनों। तो यह नया आकार स्कूटॉइड झुकने और मुड़ने में मदद करता है और कोशिकाओं को स्थिर रूप से पैक रहने के लिए सबसे इष्टतम तरीके की अनुमति देता है। एक बार यह स्थापित करने के बाद कि एक नया आकार मौजूद है, शोधकर्ताओं ने स्कूटॉयड जैसी आकृति की उपस्थिति के लिए अन्य जीवों में खोज की और उन्होंने पाया कि यह आकार प्रचुर मात्रा में मौजूद था। ये स्कूटॉइड जैसी आकृतियाँ ज़ेबरा मछली की उपकला कोशिकाओं और फलों की मक्खियों की लार ग्रंथियों में भी पाई गई हैं और विशेष रूप से उन क्षेत्रों में जहाँ ऊतक को सपाट दिखने के बजाय सबसे अधिक वक्र 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।
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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
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