まったく新しい形「スキュートイド多面体」が発見される! 高エネルギー効率・安定・密閉の最強構造!

 先ごろ、自然の摂理の神秘を感じさせる“形”が科学者たちによって発見された。これまで誰もが考えてもみなかった、その多面体のフォルムとは――。


■最も自然の摂理にかなった“盾”の形とは?

 戦国時代や中世ヨーロッパの戦争は兵士の集団がぶつかり合う肉弾戦となり、ドラマでは手に汗握る迫力の合戦シーンとなる。こうした戦闘の中、戦況に応じて守りを固めるとすれば、部隊を防御すべく最前列の兵士たちが構えた盾をピッタリと寄せ合って体勢を整えることになる。

 こうした状況を想定した場合、盾はどんな形をしていれば理想的なのだろうか。今回、科学者たちはそこに1つの答えを見いだした。エネルギーをロスせずに強力な防御が可能な自然の摂理にかなっている“盾”の形はscutoid(スクートイド)という多面体であったのだ。

まったく新しい形「スキュートイド多面体」が発見される! 高エネルギー効率・安定・密閉の最強構造!の画像1Daily Mail」の記事より

 米・リーハイ大学の研究チームは生物の上皮細胞を研究する過程で、皮膚や血管、臓器の上皮組織において、細胞がユニークな多面体構造をしていることを発見し、scutoidと名づけた。

 皮膚や血管、内臓を構成する上皮細胞は柔軟であることが特徴だが、組織表面の細胞はこれまで円柱型やボトル型ばかりではないかと考えられていた。

 リーハイ大学の研究チームは胚から上皮細胞が形成される過程で、表面の細胞がどのような形状であれば最もエネルギー効率が良く、最大限の安定性を得られるのかを、ボロノイ図作成技術(Voronoi diagramming)を用いて研究した。その結果、この何とも奇妙な多面体であるscutoidが導き出されたのである。

「モデリングのプロセスを経た結果、我々は奇妙な形を目にしました。組織表面のカーブが増加していくにつれ、円柱型やボトル型が細胞が立体構造を作る際の唯一の形状ではないことを我々のモデルは予測しています」と研究チームのハビエル・ブセタ氏は語る。

まったく新しい形「スキュートイド多面体」が発見される! 高エネルギー効率・安定・密閉の最強構造!の画像2Daily Mail」の記事より

■将来の再生医療に大きな貢献を果たす

 五角形の太い柱のようなこのscutoidだが、その特徴は一辺の角の部分が斜めに切り落とされたようにY字を描いていることだろう。そのためY字側の上部に接する面は六角形になっている。

「驚いたことに、この形状は数学上においても名前を持たないものでした」(ハビエル・ブセタ氏)

 そして研究チームは、我々人類にとってまったく新しい“形”にscutoidと名づけたのだ。研究チームは上皮細胞の組織構成においてこのscutoidが最もエネルギー効率が良く、最も安定した姿で、最も密閉構造を成す形状であると説明している。
 
 興味深いことに、このscutoidはカブトムシやコガネムシら甲虫の形態に見られるという。つまり、このscutoidは甲虫の骨板(scutum)や胚珠(scutellum)に、androidのoid(のようなもの)を組み合わせた造語であり、自然の摂理に適った形状であることが示唆されることになったのである。

まったく新しい形「スキュートイド多面体」が発見される! 高エネルギー効率・安定・密閉の最強構造!の画像3Wikipedia」の記事より

「私たちは効率的な上皮細胞の湾曲を達成するための自然界の解決策を明らかにしました」(ハビエル・ブセタ氏)

 研究チームはまた、scutoidの発見は将来の再生医療に大きな貢献を果たすと主張している。将来の人工皮膚や人工臓器の作製において、このscutoidの理解は大いに役立つということである。

 自然界の神秘を感じさせるこのscutoidだが、いっそのことレゴブロックもscutoid型を追加したほうがいいのかもしれない!?


参考:「Daily Mail」、ほか

文=仲田しんじ

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