Forsker oppdager en Protists "Cellular Origami" - Det første kjente tilfellet
Av Daniel Witt, 1. juli 2024. Oversatt herfra

Noen ganger er bevis for design subtile og mystiske, kun synlige gjennom nøye logikk og matematisk analyse.
Andre ganger ser det ut til at livets utsøkte design bare slår deg i hodet. Det var slik jeg følte det da jeg så omslagsillustrasjonen til juniutgaven av Science -lenke. Illustrasjonen skildrer den encellede protisten Lacrymaria olor i en tilstand av ekspansjon og en tilstand av sammentrekning: det første kjente tilfellet av "cellulær origami" noensinne.
Oppdagelsen kom fra laboratoriet til Stanfords Manu Prakash, som brukte syv år på å avdekke foldings-/utfoldings-mekanismen. Stanford Report gjør en god jobb med å beskrive den fascinerende skjønnheten i den -lenke:

Bilde 1. Arkitektur i Cytoskelet

"..en enkelt dråpeformet celle svømmer i en dråpe vann. På et øyeblikk stikker en lang, tynn "hals" ut fra den buleformede nedre enden. Og det fortsetter. Og fortsetter. Så, like raskt, trekker nakken seg tilbake, som om ingenting hadde skjedd.
I løpet av sekunder spiret en celle som var bare 40 mikron hode-til-hale en hals som strakte seg 1500 mikron eller mer ut i verden. Det tilsvarer et 6-fots menneske som projiserer hodet mer enn 200 fot. Alt fra en celle uten nervesystem."
Denne "utrolig komplekse oppførselen", som Dr. Prakash sier, er bokstavelig avledet fra origami. Strukturen til cellemembranen er brettet i en "buet krøllet origami"-stil som lar den forlenge og trekke seg tilbake konsekvent - 50 000 ganger i løpet av en protists levetid, uten noen feil.

Video: 1.eks. på cellulær origami (1m:30sek) -lenke.

Bestemt for origami?
Origami ser ut til å følge Dr. Prakash. Tilfeldighetene ville ha det til at, før han oppdaget origamien til Lacrymaria olor, hadde han allerede brukt origami i sine egne tekniske design. (Eller kanskje hans erfaring med origami gjorde ham klar til å gjenkjenne den når han møtte den i naturen?) Prakash oppfant et origami-mikroskop, kalt et "foldskop", som bare koster $1,75 å produsere. I 2014 sendte han 50 000 foldskoper til mottakere over hele verden. Målet hans var å inspirere og styrke folk i å begynne å drive vitenskap på fjerntliggende steder der dyrt og uhåndterlig laboratorieutstyr er upraktisk. En New Yorker-artikkel -lenke viser noen herlige resultater av prosjektet hans:

"En plantepatolog i Rwanda bruker foldskop til å studere sopp som rammer bananavlinger. Masaibarn i Tanzania undersøker storfemøkk for parasitter. En entomolog i den peruanske Amazonas har funnet en uidentifisert middart. En mann katalogiserer pollen; en annen sporer hundens menstruasjonssyklus."

Bilde 2. Origami-prinsipper

For noen år tilbake brukte Prakash selv sin oppfinnelse for å oppdage -lenke en annen fantastisk designfunksjon i naturen. Han så på myrvannet gjennom foldskopet sitt, da han så en encellet Spirostomum plutselig trekke seg sammen til en brøkdel av dens opprinnelige størrelse. Prakash oppdaget at Spirostomum er i stand til å trekke seg sammen som svar på fare på bare 5 millisekunder, og de resulterende krusningene i vannet trigger andre nærliggende Spirostomum-celler til å gjøre det samme i en rask dominoeffekt - en tidligere uoppdaget form for intercellulær kommunikasjon.

Bilde 3. Tidevannet har snudd ..

Biologi og ingeniørfag
Du vil sannsynligvis ikke bli overrasket over å høre at Dr. Prakash er ingeniør så vel som biolog. Dette er forutsigbart, fordi ingeniører har en tendens til å ha et designorientert tankesett som er veldig godt egnet til å oppdage designplanene til levende organismer. Prakash og laboratoriet hans angriper biologiske problemer som ingeniører som studerer artefakter av en mer avansert sivilisasjon, sporer de minste bevegelsene til mikrober i laboratoriet for å avdekke de underliggende mekanismene -lenke som gjør dem i stand til å fungere slik de gjør.

Så er det heller ikke overraskende at Prakash drømmer om designapplikasjoner for det han har sett i Lacrymaria olor. Prakash mener at bittesmå maskiner basert på design av Lacrymaria olor kan brukes til blant annet teleskop og kirurgiske roboter, blant andre anvendelser.
Det ville ikke være første gang Prakash har kopiert ideer fra livet. I følge New Yorker-stykket former Prakash linsene til foldskop ved hjelp av en enhet han laget basert på nebbet til en rødhalset phalarope, en fugl som beveger nebbet i en "rask pinsettbevegelse" for å forme dråper av mat og vann til asfæriske former før du svelger dem.

Bilde 4. Teori og virkelighet

Liv og kunst
Det er en uendelig historie: ingeniører avdekker naturens konstruksjon ved å trekke analogier til menneskelige ingeniørbragder, og det de ser i naturen inspirerer dem til å konstruere nye innovasjoner, som brukes til å avdekke nye ingeniørfunksjoner i naturen ... og så videre og videre.
Kunst imiterer livet, og livet imiterer kunst, og på et tidspunkt blir skillet mellom de to uskarpt. Hvor slutter det ene og begynner det andre?
Kanskje linjen er imaginær. å kalle strukturen til Lacrymaria olor "origami" er ikke bare å sammenligne - det er virkelig origami. Faktisk, når Prakash og teamet hans omtaler det som "buet krøllet origami", refererer de til en spesifikk type origami som oppsto i Bauhaus kunstskole i Tyskland på slutten av 1920-tallet.

Lite visste de tyske origamistene om at de hadde blitt grundig slått. Jaja. Kanskje det beste en menneskelig kunstner kan gjøre er å etterligne den større kunstneren.

Daniel Witt -Bilde 4

Daniel Witt er forfatter og ESL (English-Second-Language) -lærer. Opprinnelig fra Vest -Texas har han bodd de siste årene i Amman, Jordan, hvor han liker å livnære seg med spiselige planter, vandre i ørkenen og prøve å snakke på arabisk. Han ble uteksaminert i 2018 fra University of North Texas sum cum laude med en BA i historie og en BS i økologi. Hans favorittdyr er Sea stikkelsbær.