ഒരു പുതിയ രൂപം കണ്ടെത്തി: സ്ക്യൂട്ടോയിഡ്

വളഞ്ഞ ടിഷ്യൂകളും അവയവങ്ങളും നിർമ്മിക്കുമ്പോൾ എപ്പിത്തീലിയൽ കോശങ്ങളുടെ ത്രിമാന പാക്കിംഗ് സാധ്യമാക്കുന്ന ഒരു പുതിയ ജ്യാമിതീയ രൂപം കണ്ടെത്തി.

എല്ലാ ജീവജാലങ്ങളും ആരംഭിക്കുന്നത് ഒറ്റയായിട്ടാണ് സെൽ, അത് പിന്നീട് കൂടുതൽ കോശങ്ങളായി വിഭജിക്കുന്നു, അത് കോടിക്കണക്കിന് വരെ വിഭജിക്കുകയും വിഭജിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു കളങ്ങൾ മുഴുവൻ ജീവജാലങ്ങളെയും സൃഷ്ടിക്കാൻ രൂപം കൊള്ളുന്നു. അതിൻ്റെ ഏറ്റവും നിഗൂഢമായ വശങ്ങളിലൊന്ന് ബയോളജി എങ്ങനെയാണ് കോശങ്ങളിൽ നിന്ന് ആരംഭിക്കുന്നത്, ആദ്യം ടിഷ്യൂകളും പിന്നീട് അവയവങ്ങളും രൂപപ്പെടുന്നു. അടിസ്ഥാനപരമായി, വളരെ കുറച്ച് കോശങ്ങളാൽ രൂപംകൊണ്ട ഭ്രൂണത്തിൻ്റെ ലളിതമായ ഘടന സങ്കീർണ്ണമായ അവയവങ്ങളുള്ള ഒരു ജീവജാലമായി മാറുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ദശലക്ഷക്കണക്കിന് എപ്പിത്തീലിയൽ സെല്ലുകൾ ഒന്നിച്ചുചേർന്ന് രൂപപ്പെടുന്നു മാനുഷികമായ ചർമ്മം, നമ്മുടെ ഏറ്റവും വലിയ അവയവവും ശക്തമായ തടസ്സവും. എങ്കിൽ നമ്മുടെ ത്വക്ക് പൂർണ്ണമായും പരന്ന പ്രതലമായിരുന്നു, അറിയപ്പെടുന്ന ജ്യാമിതീയ രൂപങ്ങൾ ചർമ്മം നിർമ്മിക്കാൻ ഒരുമിച്ച് അടുക്കിവെക്കാം. എന്നാൽ നമ്മുടെ ശരീരം പരന്നതല്ലാത്തതിനാൽ ഈ എപ്പിത്തീലിയൽ കോശങ്ങൾ സ്വയം വളയുകയും വളയുകയും വേണം. എപ്പിത്തീലിയൽ കോശങ്ങൾ നമ്മുടെ ചർമ്മത്തിൻ്റെ പുറം പാളി മാത്രമല്ല, അവ വരയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു രക്തം എല്ലാ മൃഗങ്ങളിലെയും പാത്രങ്ങളും അവയവങ്ങളും. ഒരു ഭ്രൂണം വികസിക്കുമ്പോൾ, ടിഷ്യുകൾ (കോശങ്ങളാൽ നിർമ്മിച്ചത്) വളച്ച് സങ്കീർണ്ണമായ ത്രിമാന രൂപങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു, അത് പിന്നീട് ഹൃദയം അല്ലെങ്കിൽ കരൾ മുതലായ അവയവങ്ങളായി മാറുന്നു. ആരംഭം തടയുന്നത് എപ്പിത്തീലിയൽ കോശങ്ങളെ 'ചലിപ്പിക്കുകയും' 'ചേരുകയും' സ്വയം ക്രമീകരിക്കുകയും ഒരു അവയവത്തിന് അതിൻ്റെ അവസാന ത്രിമാനം നൽകുകയും ചെയ്യുന്നു. മിക്ക അവയവങ്ങളും വളഞ്ഞ ഘടനയായതിനാൽ ഡൈമൻഷണൽ ആകൃതി. വക്രതയുടെ ഈ ആവശ്യകത കാരണം, ഭ്രൂണം വളരുമ്പോൾ അവയവങ്ങളെ വലയം ചെയ്യുന്നതിനായി അവയവങ്ങളെ വരയ്ക്കുന്ന എപ്പിത്തീലിയൽ കോശങ്ങൾ സ്തംഭമോ കുപ്പിയുടെ ആകൃതിയോ സ്വീകരിക്കേണ്ടതുണ്ടെന്ന് മനസ്സിലാക്കുന്നു. എപ്പിത്തീലിയൽ കോശങ്ങൾ അണുബാധയ്‌ക്കെതിരെ ഒരു തടസ്സം സൃഷ്ടിക്കുന്നതും പോഷകങ്ങൾ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതും പോലുള്ള മറ്റ് പ്രവർത്തനങ്ങളും നൽകുന്നു.

ഒരു പുതിയ രൂപം കണ്ടെത്തി!

സ്‌പെയിനിലെ സെവില്ലെ യൂണിവേഴ്‌സിറ്റിയിലെയും യു.എസ്.എയിലെ ലെഹി യൂണിവേഴ്‌സിറ്റിയിലെയും ഗവേഷകർ നേച്ചർ കമ്മ്യൂണിക്കേഷനിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച പഠനത്തിൽ എപ്പിത്തീലിയൽ കോശങ്ങൾ 'വളച്ചൊടിച്ച പ്രിസങ്ങൾക്ക്' സമാനമായ ആകൃതി സ്വീകരിക്കുന്നതായി നിഗമനം ചെയ്തു. ഈ പുതിയ ഖര ജ്യാമിതീയ രൂപത്തെ 'എന്ന് വിളിക്കുന്നുസ്ക്യൂട്ടോയിഡ്'. അവയവങ്ങൾക്ക് ത്രിമാനമായ ആവരണം നൽകുകയെന്ന ലക്ഷ്യം കൈവരിക്കാൻ ഈ രൂപം എപ്പിത്തീലിയൽ കോശങ്ങളെ പ്രാപ്തമാക്കുന്നു. സ്ക്യൂട്ടോയിഡ് ഒരു പ്രിസം പോലെയുള്ള ഘടനയാണ്, ഒരു വശത്ത് ആറ് വശങ്ങളും മറുവശത്ത് അഞ്ച് വശങ്ങളും പ്രിസത്തിന്റെ നീളമുള്ള അരികുകളിൽ ഒന്നിൽ ഒരു ത്രികോണ മുഖവുമാണ്. സ്ക്യൂട്ടോയിഡിന്റെ ഈ അതുല്യമായ ഘടന, വളഞ്ഞ പ്രതലങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്ന ഒന്നിടവിട്ട അഞ്ച്-വശങ്ങളുള്ളതും ആറ്-വശങ്ങളുള്ളതുമായ അറ്റങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് അവയെ ഒരുമിച്ച് അടുക്കുന്നത് സാധ്യമാക്കുന്നു. ഈ പേര് ജ്യാമിതിയിൽ നിലവിലില്ല, ഗവേഷകർ ശ്രദ്ധാപൂർവം പരിഗണിച്ചതിനുശേഷവും ഒരു കീടത്തിന്റെ നെഞ്ചിന്റെ പിൻഭാഗമായ വണ്ടിന്റെ സ്ക്യൂട്ടല്ലത്തിന്റെ ആകൃതിയുമായി സാമ്യമുള്ളതിനാൽ ഗവേഷകർ തിരഞ്ഞെടുത്തതാണ്.

സ്ക്യൂട്ടോയിഡ് ആകൃതി സമൃദ്ധമാണ്

വൊറോനോയ് ഡയഗ്രമിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് ഗവേഷകർ കമ്പ്യൂട്ടേഷണൽ മോഡലിംഗ് സാങ്കേതികത ഉപയോഗിച്ചു. വ്യത്യസ്ത ഫീൽഡുകളിലുടനീളമുള്ള ജ്യാമിതീയ രൂപങ്ങൾ മനസിലാക്കാൻ ഏറ്റവും സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണമാണിത്. ടിഷ്യൂവിലെ വക്രത വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, ഈ ടിഷ്യൂകൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന കോശങ്ങൾ നേരത്തെ വിശ്വസിച്ചിരുന്നതുപോലെ നിരകളും കുപ്പിയുടെ ആകൃതികളും മാത്രമല്ല കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ രൂപങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചുവെന്ന് മോഡലിംഗ് പരീക്ഷണങ്ങൾ കാണിച്ചു. എപ്പിത്തീലിയൽ സെല്ലുകൾ മുമ്പ് വിവരിച്ചിട്ടില്ലാത്ത ഒരു ആകൃതി സ്വീകരിക്കുന്നു, ഈ പ്രത്യേക രൂപം സെല്ലുകളെ സ്ഥിരമായ പാക്കിംഗ് വർദ്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ അവയെ കൂടുതൽ ഊർജ്ജക്ഷമതയുള്ളതാക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു. ഗവേഷകർ അവയുടെ കാഴ്ചപ്പാടുകൾ വിശകലനം ചെയ്യുന്നതിനായി വിവിധ മൃഗങ്ങളിലെ വിവിധ ടിഷ്യൂകളുടെ ത്രിമാന പാക്കിംഗ് സൂക്ഷ്മമായി പരിശോധിച്ചു. എപ്പിത്തീലിയൽ സെല്ലുകൾ വളരെ സാമ്യമുള്ളതാണ് എന്ന് പരീക്ഷണാത്മക ഡാറ്റ കണ്ടെത്തി 3D കംപ്യൂട്ടേഷണൽ മോഡലിംഗ് പ്രവചിച്ച രൂപരേഖകൾ. അതിനാൽ, ഇത് പുതിയ രൂപം സ്‌ക്യൂട്ടോയിഡ് വളയാനും വളയാനും സഹായിക്കുകയും കോശങ്ങൾ സ്ഥിരമായി പാക്ക് ചെയ്യപ്പെടുന്നതിന് ഏറ്റവും അനുയോജ്യമായ മാർഗം അനുവദിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു പുതിയ രൂപം നിലവിലുണ്ടെന്ന് സ്ഥാപിച്ചുകഴിഞ്ഞാൽ, ഗവേഷകർ മറ്റ് ജീവികളിൽ സ്ക്യൂട്ടോയിഡ് പോലുള്ള ആകൃതിയുടെ സാന്നിധ്യത്തിനായി പര്യവേക്ഷണം നടത്തി, ഈ ആകൃതി ധാരാളമായി ഉണ്ടെന്ന് അവർ കണ്ടെത്തി. സീബ്രാ ഫിഷിന്റെ എപ്പിത്തീലിയൽ കോശങ്ങളിലും പഴ ഈച്ചകളുടെ ഉമിനീർ ഗ്രന്ഥികളിലും പ്രത്യേകിച്ച് കോശങ്ങൾ പരന്ന രൂപത്തിലല്ലാതെ വളയാൻ ആവശ്യമായ പ്രദേശങ്ങളിലും ഈ സ്‌ക്യൂട്ടോയിഡ് പോലുള്ള രൂപങ്ങൾ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്.

ഇത് വളരെ രസകരവും അതുല്യവുമായ ഒരു കണ്ടെത്തലാണ്, ഇത് നമ്മുടെ ധാരണ വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും അവയവങ്ങളുടെ ത്രിമാന ഓർഗനൈസേഷൻ (മോർഫോജെനിസിസ്) നിയന്ത്രിക്കാൻ സഹായിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു അവയവം ശരിയായി രൂപപ്പെടാത്തപ്പോൾ എന്താണ് സംഭവിക്കുന്നതെന്ന് കൂടുതൽ വെളിച്ചം വീശാൻ ഇതിന് കഴിയും, ഇത് രോഗങ്ങളിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. ശരിയായ പാക്കിംഗ് ഘടനയുള്ള സ്കാർഫോൾഡുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നത് മികച്ച ഫലങ്ങളിലേക്ക് നയിക്കുമെന്നതിനാൽ, കൃത്രിമ അവയവങ്ങളും ടിഷ്യു എഞ്ചിനീയറിംഗും വളർത്തുന്ന മേഖലയിൽ ഇത് വളരെയധികം സഹായിച്ചേക്കാം. ഈ പുതിയ രൂപത്തിന്റെ കണ്ടെത്തലിന് വിവിധ ശാസ്ത്ര മേഖലകളിലുടനീളം സാധ്യതയുള്ള പ്രയോഗങ്ങളുണ്ട്.

***

ഉറവിടം (ങ്ങൾ)

Gómez-Gálvez P et al. 2018. എപ്പിത്തീലിയയുടെ ത്രിമാന പാക്കിംഗിനുള്ള ജ്യാമിതീയ പരിഹാരമാണ് സ്‌ക്യൂട്ടോയിഡുകൾ. നേച്ചർ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻസ്. 9(1)
https://doi.org/10.1038/s41467-018-05376-1

***