Международная группа ученых обнаружила, что ткани в процессе развития зародыша формируют необычную геометрическую структуру. Это форма не встречалась ученым раньше и потому не была описана. Авторы исследования назвали ее скутоидом. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

По мере развития эмбриона человека его ткани «закручиваются» в сложные трехмерные структуры, которые потом развиваются в органы. Слизистые оболочки, легкие, многие железы и капилляры образуются из клеток эпителиальной ткани. Ранее считалось, что в процессе развития этих органов эпителий формирует структуры, похожие на столбики или бутылки с толстым горлышком. Авторы нового исследования выяснили, что геометрия этих форм гораздо сложнее и даже дала им новое название — скутоид.

Ученые из Испании и США обнаружили новую геометрическую форму с помощью компьютерного моделирования на основе диаграммы Вороного. Эта диаграмма, названная в честь российского ученого Георгия Вороного, получается, если вокруг каждой точки из некоторого заданного набора на плоскости построить область так, что для любой точки внутри этой области расстояние до заданной точки меньше, чем до любой другой точки набора.

Пример диаграммы Вороного. Mysid/Wikimedia Commons

Результат моделирования удивил ученых. Оказалось, что по мере того, как ткань «закручивается», появляются не только «столбики» и «бутылки», но и новые геометрические формы. Авторы удивились еще больше, когда выяснили, что у новой формы даже нет названия, его пришлось придумывать. Сложная геометрическая структура напомнила ученым щиток — пластинку треугольной формы на спинной части среднегруди некоторых насекомых. Его латинское название  — scutellum — и стало праобразом для скутоида.

Модели геометрических фигур, сформированных из тканей. Luis M. Escudero/Seville University

По словам авторов, формирование скутоида позволяет клеткам эпителия минимизировать энергию и принять оптимальную форму для плотной «упаковки» тканей. Авторы исследования провели и лабораторный эксперимент. Наблюдения за развитием эмбрионов нескольких животных подтвердили результаты теоретического моделирования — клетки эпителиальной ткани действительно формируют скутоид.