Zakrivljeni Crease Origami i topološke singularnosti omogućavaju hiperestičnost L. olora

Jednoelektrirani protesti prikazuju izvanrednu raznolikost obrazaca i ostvaruju širok spektar funkcija, uključujući lov na živ plijen u dinamičnim okruženjima.Lacrymaria olor, grabežljivo cilijat, lovi svoj plijen lansiranjem probosca nalik na vrat koji se može oblikovati više od 30 puta više od svoje originalne duljine tijela u<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.

Protetisti prikazuju izvanredne strategije da napreduju u gotovo svim ekološkim nišama na našoj planeti, od dubokog mora do naših riječnih potoka. Iako je odnos između oblika i funkcije krevet bioloških studija, još uvijek imamo loše razumijevanje kada je u pitanju objašnjavanje eksplozivne morfološke raznolikosti proteta. Primjenom objektiva geometrije istraživali smo vezu između forme i funkcije u ikoničnom, protu u obliku slova,L. olor, poznato je da zarobljava plijen kroz dinamiku ultrallog probosca nalik na vrat. Uz pojavu različitih reznih alata za snimanje, preskočili smo podkrambene komponente kao što su kortikalna citoskeleta i membranska arhitektura ove ćelije uhvaćene u različitim morfološkim stanjima, uključujući ugovorenu i produženu državu. Budući da je geometrija bez razmjera, bitne karakteristike spojene citoskelet-membranske arhitekture mogu se zarobiti u skaliranom fizičkom modelu origami. U ovom radu demonstriramo kako topološke jedinstvenosti u ovoj geometriji mogu kontrolirati fizičku transformaciju ćelije. Raspodjela izbočenja nalik na vrat kroz poremećaj ćelijske razmjere je jedna od najvećih stopa naprezanja i proširenja promatranih u jednoj ćeliji.

Usporedili smo najveće poznate cijene naprezanja i naprezanja u morfodinamiku i identificiraniL. olorkao vanjski. S obzirom na visoke rezolucije, otkrili smo da je ovaj linearni produženje podržan od spiralne arhitekture kortikalnog citoskeleta koji se sastoji od mikrotubuleskih opsega slojeviti u više slojeva koji čine membranske pletenice. Ova posebna geometrija čuva i membrane i mikrovalne filamene potrebne za brzo postavljanje duge proboscisa, formiranje zakrivljenog nabora origami. Oštra tranzicija između preklopljenog i odjavljenog stanja u ovom zakrivljenom COLULAR-u kontrolira se prisustvom dviju topoloških jedinstvenosti: "D-Cone" (razvijati konus) i "uvijanje pojedinačno". Također smo izgradili umanjeni model ovog origamija kako bismo otkrili kako se spojena dinamika D-Cone i Twist Traverse dovodi do prirode koja se ne može koristiti. Naš rad otkriva kako će ćelija koristiti topološke jedinstva za kontrolu implementacije podkrambenih komponenti i odbrane utjelovljenu prirodu kontrole ponašanja kroz geometriju u ovom cilijatu.

Kako nedavne studije i dalje ističu važne ekološke uloge protesta, postalo je kritično za razumijevanje porijekla složenog ponašanja u ovim izvanrednim pojedinačnim ćelijama. Mnogo napora je stavljeno na mapiranje genetske raznolikosti ovih ćelija, ali još uvijek znamo vrlo malo o morfološkoj (geometrijskoj) raznolikosti i njegovoj funkciji u protete na vrhu. Mapiranjem podkradne geometrije citoskeleta odL. olor, Otkrila smo geometrijsku kontrolu ekstremnog morfičkog ponašanja u jednoj ćeliji. Kao živi primer zakrivljenog nabora zakrivljenog mikrotubule, naše dublje razumijevanje ove strukture otvara nova vrata za sintezu bioingineriranih materijala na bazi citoskeleta s transformativnim karakteristikama kao što su rasporedivost. Naš rad pruža i direktnu inspiraciju za rasporedivu mikrorobotiku i laganu stručnu arhitekturu. Nacrti koje smo tražili da dovedemo agenciju i ugrađenu kontrolu u mikrorobotiku mogu se sakriti u običnom pogledu u geometrijskoj raznolikosti proteta.