Boginn Crease Origami og topological eintölu gera kleift að draga úr L. olor

Einfrumu mótmælendur sýna ótrúlega fjölbreytni í formum og framkvæma fjölbreytt úrval af aðgerðum, þar með talið veiði lifandi bráð í kraftmiklu umhverfi.Lacrymaria Olor, rándýr Ciliat<30 s and perform this task repeatably (more than 20,000 times in its life cycle). Such large-scale morphodynamics-an ability to shapeshift in real time-can be quantified by the large strain and strain rate seen in a single cell. Fundamental limits of morphodynamics and how geometry encodes behavior in single cells remain largely unknown.

Mótmælendur sýna ótrúlegar aðferðir til að dafna í næstum öllum vistfræðilegum veggskotum á plánetunni okkar, frá djúpum sjó til árinnar. Þrátt fyrir að sambandið milli forms og virkni sé grunnur líffræðilegra rannsókna, höfum við enn lélegan skilning þegar kemur að því að skýra sprengiefni formfræðilegs fjölbreytileika mótmælenda. Með því að beita linsu rúmfræði könnuðum við tengslin á milli forms og virkni í helgimynda, mótandi mótor,L. Olor, sem vitað er að fanga bráð í gegnum gangverki öfgafullra hálsmáls. Með tilkomu ýmissa framleiddra myndatækja kortlagðum við undirfrumuþætti eins og cortical frumufrumu og himnur arkitektúr þessarar klefa sem veiddir voru í ýmsum formfræðilegum ríkjum, þar á meðal samdráttar og útbreiddu ástandi. Vegna þess að rúmfræði er laus við mælikvarða er hægt að ná nauðsynlegum eiginleikum samtengdu frumu- og stoðkerfisarkitektúrsins í stærðargráðu líkamlegu Origami líkaninu. Í þessari vinnu sýnum við fram á hvernig topological eintölu í þessari rúmfræði getur stjórnað líkamlegri umbreytingu á frumu. Útfærsla á hálsi sem er í gegnum frumu kvarða Origami er einn stærsti stofn- og framlengingarhlutfallið sem sést í einni frumu.

Við bárum saman stærsta þekkta álags- og álagshraða í morfodynamics eins frumum og greindumL. Olorsem útlægari. Með myndgreiningu í mikilli upplausn uppgötvuðum við að þessi línulega framlenging er studd af helical arkitektúr af cortical frumufrumu sem samanstendur af míkrótúluböndum sem eru lagaðar í mörgum lögum sem mynda himnur. Þessi tiltekna rúmfræði geymir bæði himna- og örtúluþráða sem nauðsynleg eru til að skjóta hratt á langa proboscis og mynda bogadreginn CREASE Origami. Skörpum umskiptum milli brotnu og óbrotnu ástandi í þessu bogadregna Creas-frumufrumu er stjórnað af nærveru tveggja topological eintölu: „D-keilu“ (þróanlegt keilu) og „snúningseinkenni“ örtúlubandsins. Við smíðuðum einnig stigstærð líkan af þessu Origami til að sýna hvernig tengda gangverki D-CONE og Twist Traversal leiðir til náttúrunnar sem ekki er nonaffine (spooling) þessa dreifanlega origami. Verk okkar leiða í ljós hvernig topological eintölu er hægt að nota af klefi til að stjórna dreifingu undirfrumuþátta og afhjúpar útfellda eðli stjórnunar á hegðun með rúmfræði í þessari ciliate.

Þar sem nýlegar rannsóknir halda áfram að varpa ljósi á mikilvæg vistfræðileg hlutverk mótmælendanna hefur það orðið mikilvægt að skilja uppruna flókinnar hegðunar í þessum merkilegu staku frumum. Mikið hefur verið lagt á að kortleggja erfðafræðilegan fjölbreytileika þessara frumna, en við vitum samt mjög lítið um formfræðilegan (rúmfræðilegan) fjölbreytni og virkni þess hjá mótmælendum í heild sinni. Með því að kortleggja undirfrumu rúmfræði frumuL. Olor, við afhjúpuðum rúmfræðilega stjórnun á mikilli breytingu á hegðun í einni frumu. Sem lifandi dæmi um örtúlumyntandi bogadreginn Crease Origami, opnar dýpri skilningur okkar á þessari uppbyggingu nýjum hurðum til nýmyndunar á frumu- og líffræðilegum lífrænu efni með umbreytanlegum einkennum eins og dreifanleika. Verk okkar veita einnig beinan innblástur fyrir dreifanlegan örbólgu og léttar geimarkitektúr. Teikningarnar sem við höfum verið að leita að til að koma umboðsskrifstofum og innbyggðri stjórn í örverur gætu verið falin í augum í rúmfræðilegum fjölbreytileika mótmælendanna.