Tuberkuler af søpindsvin fundet at have et Voronoi-mønster

Et team af forskere tilknyttet flere institutioner i Italien, der arbejder sammen med en kollega fra USA, har fundet ud af, at søpindsvinsrygsøjler har knogleformationer, der stemmer overens med et Voronoi-mønster. I deres papir offentliggjort i Journal of the Royal Society Interface , beskriver gruppen deres nærstudie af echinoiderne, og hvad de lærte om deres rygsøjlestruktur.

Søpindsvin er tornede, sædvanligvis runde pighuder, der tilhører klassen Echinoidea. Havdyrets rygsøjler er forbundet med en hård skal, som tjener til at beskytte de meget blødere organer indeni. I denne nye indsats studerede forskerne de midler, hvormed rygsøjlen fæstnes til skallen, via det, der kaldes skelettuberkuler. Forskerne bemærker, at tuberkulerne skal være stærke for at forhindre rovdyr i at rive rygsøjlen fra skallen og derved få adgang til skallen. For at lære mere om karakteren af ​​deres styrke, så de på prøver under et scanningstunnelmikroskop. Forskerne opdagede, at knoglestrukturen, der udgør tuberkulerne, ser ud til at passe til et Voronoi-mønster.

Voronoi-mønstre er skabt kunstigt ved hjælp af en matematisk formel til at opdele en given region i polygonformede celler, der hver er skabt omkring bestemte punkter kaldet frø. For at skabe mønsteret, der ligner lidt en honeycomb (som også følger et Voronoi-mønster, ligesom nogle guldsmedevinger gør), oprettes celler efter den nærmeste nabo-regel, som dikterer, at ethvert givet sted inde i en celle er tættere på sin egen. frø end til noget andet frø.

For at finde ud af, hvor tæt tuberkulerne er i overensstemmelse med Voronoi-mønsteret, tog forskerne billeder af et afsnit og sammenlignede det med computergenererede billeder, der følger mønsteret nøjagtigt og fandt et match på 82 %.

Forskerne foreslår, at mønsteret har udviklet sig i tuberkulerne for at give søpindsvin den bedst mulige kombination af styrke i forhold til vægt. De foreslår også, at den måde, hvorpå mønsteret har udviklet sig i søpindsvin, kan give en plan for at skabe genstande, der er nyttige for mennesker - for eksempel dæksler til sensorer, der er både stærke og lette. + Udforsk yderligere

Flisemekanismer af Drosophila-øjet gennem geometrisk tessellering

© 2022 Science X Network