Sorting by

×
BilimBiyolojiGenetikMatematik

Origami Kullanarak Hareket Eden Bir Canlı Keşfedildi

Standford’dan bilim insanları, ilk kez bir hücrenin sinir sisteminden bağımsız olarak kompleks bir hareket yapabildiğini gösterdi. Hücre ilginç bir şekilde origami kullanarak uzayıp, kısalabiliyor.

Stanford Üniversitesi Biyomühendislik bölümünden Yrd. Doç. Dr. Manu Prakash yüksek lisans öğrencisi Eliott Flaum son 7 yıllarını Lacrymaria olor’un davranışlarını izleyerek harcadı. Sonuç olarak bu protist canlının büyüleyici bir şekilde katlanarak, hareket ettiğini keşfettiler.

Stanford Üniversitesi’nde biyomühendislik profesörü olan Manu Prakash, “Hayatta izleyip de bir daha asla bırakamayacağınız bazı şeyler vardır,” diyor ve en son hayranlık duyduğu tek hücreli organizma Lacrymaria olor’un videosunu açıyor; bu, mikroskopuyla oynarken rastladığı serbest yaşayan bir protist. “Bu,sadece,büyüleyici.”

Flaum, “İlk kez bir floresan mikrografı ile geri döndüğümde, nefes kesiciydi. Bu görüntü makalede yer alıyor.”

Prakash’ın hazırladığı video, bu organizmanın neden güzel bir resimden çok daha fazlası olduğunu ortaya koyuyor: gözyaşı damlası şeklindeki tek bir hücre, bir damlacık havuz suyunda yüzüyor. Bir anda, şişkin alt ucundan uzun, ince bir “boyun” çıkıyor. Böyle bir süre devam ediyor ve sonra, aynı hızla, boyun sanki hiçbir şey olmamış gibi geri çekilir.

Saniyeler içinde, uçtan uca sadece 40 mikron olan bir hücre, dünyaya 1.500 mikron veya daha fazla uzanan bir boyun filizlendirdi. Bu, 6 metrelik bir insanın kafasını 200 metreden fazla uzatmasına eşdeğerdir. Hepsi de sinir sistemi olmayan bir hücreden.

Prakash gülümseyerek “Bu inanılmaz derecede karmaşık bir davranış” dedi.

Şekil İşlevselliktir

L. olor protisti Science dergisinde yayınlandı. Çünkü Prakash ve Flaum bu davranışta biyolojide daha önce hiç bilinmeyen yeni bir geometrik mekanizma keşfettiler. Ayrıca böylesine basit bir hücrenin nasıl olup da, böylesine inanılmaz morfodinamikler, güzel katlanmalar ve açılmalar, yani origami üretebildiğini ve de tek bir hücre ölçeğinde, defalarca ve hatasız olarak açıklayan ilk kişilerdir.

Bu bir geometri. L. olor’un davranışı hücre iskeleti yapısında kodlanmıştır, tıpkı insan davranışının sinir devrelerinde kodlanması gibi.

Prakash, “Bu, hücresel origaminin ilk örneği ve buna lacrygami demeyi düşünüyoruz.”

Spesifik olarak, “kavisli-kırışık origami” olarak bilinen geleneksel origaminin bir alt kümesidir. Her şey ince, sarmal mikrotübüllerden oluşan bir yapıya dayanıyor – hücrenin zarının içine sarılan kaburgalar. Bu mikrotübül kaburgaları, bir dizi dağ ve vadi kıvrımındaki tepelerin kıvrım desenini tanımlayan hassas bir saydam zarla kaplanmıştır.

Prakash ve Flaum, L. olor’un hücre zarını saran bu sert, sarmal mikrotübül şeritlerinden aslında 15 tane olduğunu göstermek için transmisyon elektron mikroskobu ve diğer son teknoloji araştırma tekniklerini kullandılar – bir hücre iskeleti. Bu tübüller kıvrılıp açılarak uzun çıkıntılara ve geri çekilmelere yol açıyor, sıkıştırılmış sarmal bir akordeonun körükleri gibi kendi içlerine yuvalanıyor. Membran zarı, düzgün, iyi tanımlanmış kıvrımlar halinde hücrenin içine doğru kıvrılır.

Flaum, “Kıvrımları bu şekilde sarmal açıda depoladığınızda, sonsuz miktarda malzeme depolayabilirsiniz, biyoloji bunu çözdü.”

Geometri kaderdir

Zerafet aritmetikte. Bu yapının başka bir şekilde ortaya çıkması matematiksel olarak imkansızdır ve tersine, geri çekilebileceği tek bir yol vardır. Prakash için belki de daha çarpıcı olan şey mimarinin sağlamlığı. L. olor’un ömrü boyunca bu açılma ve geri çekilmeyi 50.000 kez kusursuz bir şekilde gerçekleştireceğini belirten Prakash, “L. olor geometrisi gereği bu şekilde katlanmaya ve açılmaya mahkumdur” dedi.

Anahtar, kaburgaların büküldüğü ve katlanmış zarın açılmaya başladığı kesin noktada meydana gelen ve üzerinde yeterince çalışılmamış matematiksel bir olgudur. Bu bir tekilliktir; yapının aynı anda hem katlandığı hem de açıldığı bir noktadır. Hem tekil,hem de değil.

Prakash eline bir parça kağıt alarak kağıdı koni şeklinde katlıyor ve ardından kağıdın bir köşesinden çekerek bu tekilliğin (d-koni adı verilen) düzgün bir çizgi halinde kağıt boyunca nasıl ilerlediğini ve köşeyi geri iterek tekilliğin aynı yoldan orijinal konumuna nasıl geri döndüğünü gösteriyor.

“Her seferinde bu tekillikte açılıp katlanıyor ve bir kontrolör görevi görüyor. Bu, canlı bir hücrede davranışın geometrik bir denetleyicisinin ilk kez tanımlanmasıdır,” diye açıkladı Prakash.

Pratik uygulamalara gelince, mühendis Prakash şimdiden uzay teleskoplarından ameliyathanedeki minyatür cerrahi robotlara kadar herşeye dönüşebilecek, taşınabilir mikro ölçekli “canlı makineler” çağını hayal ediyor.

https://phys.org/news/2024-06-cellular-origami-protist.html

Referansı: Eliott Flaum et al, Curved crease origami and topological singularities enable hyperextensibility of L. olor, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adk5511www.science.org/doi/10.1126/science.adk5511

Daha Fazla Göster

Oğuz Sezgin

Bir bilim sever ve kimyager olarak, internetteki Türkçe kaynak eksikliği görerek Gerçek Bilim’i 2012'de kurdum. Bu sitede gördüğünüz pek çok bilim ve teknoloji haberini ciddi kaynaklardan toplayarak sizin için araştırıyor, çeviriyor ve derliyorum. Gerçek Bilim'deki diğer yazarlar ve ben, her gün baş döndürücü şekilde gelişen bilim ve teknoloji haberlerini size aktarmaktan kıvanç duyarız.

İlgili Makaleler

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

*

Bu site, istenmeyenleri azaltmak için Akismet kullanıyor. Yorum verilerinizin nasıl işlendiği hakkında daha fazla bilgi edinin.

Başa dön tuşu