곡선 주름 종이 접기 및 토폴로지 특이점은 L. olor의 과도한 성분을 가능하게합니다.

단일 세포 원생자는 현저한 다양한 형태를 보여주고 역동적 인 환경에서 라이브 먹이를 사냥하는 것을 포함하여 광범위한 기능을 달성합니다.Lacrymaria olor, 약탈자 섬모는 원래 신체 길이의 30 배 이상을 가역적으로 연장 할 수있는 목과 같은 집안을 발사하여 먹이를 사냥합니다.<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.

프로테르 주의자들은 우리 지구의 거의 모든 생태 틈새 시장, 심해에서 강 흐름에 이르기까지 번성하기위한 놀라운 전략을 보여줍니다. 형태와 기능 사이의 관계는 생물학적 연구의 기초이지만, 우리는 원생 동물의 폭발적인 형태 학적 다양성을 설명 할 때 여전히 이해가 좋지 않습니다. 지오메트리 렌즈를 적용하여 상징적 인 셰이프 로프트 프로 티스트에서 형태와 기능 사이의 연결을 탐구했습니다.L. Olor, 초경량 넥과 같은 프로 보스 시스의 역학을 통해 먹이를 포착하는 것으로 알려져 있습니다. 다양한 최첨단 이미징 도구의 출현으로, 우리는 수축 및 연장 상태를 포함하여 다양한 형태 학적 상태에 사로 잡힌이 세포의 피질 세포 골격 및 막 구조와 같은 세포 내 성분을 매핑했습니다. 기하학은 비늘이 없기 때문에, 결합 된 세포 골격-막 구조의 필수 특징은 확장 된 물리 종이 접기 모델에서 캡처 될 수 있습니다. 이 연구에서, 우리는이 지오메트리의 토폴로지 특이점이 어떻게 세포의 물리적 변형을 제어 할 수 있는지 보여줍니다. 세포 스케일 종이 접기를 통한 목 같은 돌출부의 배치는 단일 세포에서 관찰 된 가장 큰 변형 및 연장 속도 중 하나입니다.

우리는 단일 세포 형태 역학에서 가장 큰 알려진 변형률과 변형률을 비교하고 확인했습니다.L. Olor특이 치로. 고해상도 이미징으로, 우리는이 선형 확장이 막 주름을 형성하는 다수의 층으로 구성된 미세 소관 밴드로 구성된 피질 세포 골격의 나선 아키텍처에 의해지지된다는 것을 발견했다. 이 특정 형상은 긴 코피시의 빠른 배치에 필요한 막과 미세 소관 필라멘트를 모두 저장하여 곡선 주름 종이 접기를 형성합니다. 이 곡선 주름 세포 종이 접기에서 접힌 상태와 전개 된 상태 사이의 날카로운 전이는 두 가지 토폴로지 특이점의 존재, 즉 "d-cone"(개발 가능한 원뿔)과 미세 소관 대역의 "트위스트 특이점"의 존재에 의해 제어됩니다. 우리는 또한이 종이 접기의 스케일 업 모델을 구축하여 D- 콘 및 트위스트 트래버스의 결합 된 역학 이이 배치 가능한 종이 접기의 비나인 특성 (스풀링)으로 이어지는 방법을 밝혀 냈습니다. 우리의 연구는 세포 내 성분의 배치를 제어하기 위해 셀에 의해 토폴로지 특이점을 사용 하고이 섬모에서 기하학을 통해 행동 제어의 구체화 된 특성을 풀어주는 방법을 밝힙니다.

최근의 연구가 원생 동물의 중요한 생태 학적 역할을 계속 강조함에 따라, 이러한 놀라운 단일 세포에서 복잡한 행동의 기원을 이해하는 것이 중요해졌습니다. 이들 세포의 유전 적 다양성을 매핑하는 데 많은 노력을 기울 였지만, 우리는 여전히 형태 학적 (기하학적) 다양성과 그 기능에 대해 거의 알지 못한다. 세포 골격의 세포 내 형상을 매핑함으로써L. Olor, 우리는 단일 셀에서 극단적 인 모핑 거동의 기하학적 제어를 발견했다. 미세 소관에서 파열 된 곡선 주름 종이 접기의 살아있는 예로서,이 구조에 대한 우리의 깊은 이해는 배치 가능성과 같은 변형 가능한 특성을 갖는 세포 골격 기반 바이오 엔지니어링 물질의 합성을위한 새로운 도어를 열어줍니다. 우리의 작업은 또한 배포 가능한 미세 로보 틱스 및 가벼운 우주 아키텍처에 대한 직접적인 영감을 제공합니다. 우리가 대행사와 미생물에 대한 제어를 제어하기 위해 찾고 있던 청사진은 기하학적으로 광범위한 프로 티스트의 다양성에 눈에 띄게 숨겨져있을 수 있습니다.