รอยพับโค้งพับและเอกพจน์โทโพโลยีช่วยให้ hyperextensibility ของ L. olor

ผู้ประท้วงเซลล์เดียวแสดงความหลากหลายที่น่าทึ่งของรูปแบบและบรรลุฟังก์ชั่นที่หลากหลายรวมถึงการล่าเหยื่อสดในสภาพแวดล้อมแบบไดนามิกLacrymaria Olor, ciliate ที่กินสัตว์อื่นล่าเหยื่อของมันโดยการเปิดง่ามแบบคอที่สามารถขยายได้มากกว่า 30 เท่าของความยาวของร่างกายเดิม<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.

ผู้ประท้วงแสดงกลยุทธ์ที่น่าทึ่งในการเจริญเติบโตในช่องทางนิเวศวิทยาเกือบทั้งหมดในโลกของเราตั้งแต่ทะเลลึกไปจนถึงลำธารแม่น้ำของเรา แม้ว่าความสัมพันธ์ระหว่างรูปแบบและการทำงานคือข้อเท็จจริงของการศึกษาทางชีวภาพ แต่เรายังคงมีความเข้าใจที่ไม่ดีเมื่อมันมาถึงการอธิบายความหลากหลายทางสัณฐานวิทยาของการระเบิดของผู้ตีความ โดยการใช้เลนส์เรขาคณิตเราสำรวจการเชื่อมโยงระหว่างรูปแบบและฟังก์ชั่นใน Protist ที่เป็นสัญลักษณ์L. Olorซึ่งเป็นที่รู้จักกันในการจับเหยื่อผ่านพลวัตของง่อคอเหมือนคอ ด้วยการถือกำเนิดของเครื่องมือถ่ายภาพที่ทันสมัยเราแมปส่วนประกอบ subcellular เช่นโครงร่างโครงกระดูกเยื่อหุ้มสมองและสถาปัตยกรรมเมมเบรนของเซลล์นี้ที่ติดอยู่ในรัฐทางสัณฐานวิทยาต่าง ๆ รวมถึงการหดตัวและสถานะขยาย เนื่องจากรูปทรงเรขาคณิตนั้นฟรีสเกลคุณสมบัติที่สำคัญของสถาปัตยกรรม cytoskeletal-membrane คู่สามารถจับได้ในรูปแบบ Origami ทางกายภาพที่ปรับขนาดขึ้น ในงานนี้เราแสดงให้เห็นว่าเอกพจน์ทอพอโลยีในเรขาคณิตนี้สามารถควบคุมการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพของเซลล์ได้อย่างไร การปรับใช้การยื่นออกมาจากคอผ่าน Origami ในระดับเซลล์เป็นหนึ่งในอัตราความเครียดที่ใหญ่ที่สุดและอัตราการขยายที่สังเกตได้ในเซลล์เดียว

เราเปรียบเทียบอัตราความเครียดที่รู้จักกันมากที่สุดและอัตราความเครียดใน morphodynamics เซลล์เดียวและระบุL. Olorเป็นค่าผิดปกติ ด้วยการถ่ายภาพความละเอียดสูงเราค้นพบว่าส่วนขยายเชิงเส้นนี้ได้รับการสนับสนุนโดยสถาปัตยกรรมขดลวดของโครงกระดูกเยื่อหุ้มสมองที่ประกอบด้วยแถบ microtubule ชั้นในหลายชั้นก่อตัวเป็นเยื่อหุ้มเซลล์จีบ รูปทรงเรขาคณิตนี้จัดเก็บทั้งเมมเบรนและเส้นใย microtubule ที่จำเป็นสำหรับการปรับใช้อย่างรวดเร็วของงวงยาวทำให้เกิดรอยพับโค้ง การเปลี่ยนแปลงที่คมชัดระหว่างสถานะที่พับและคลี่ในรอยพับของรอยพับนี้ถูกควบคุมโดยการปรากฏตัวของเอกพจน์โทโพโลยีสองตัว: "D-cone" (กรวยที่พัฒนาได้) และ "เอกพจน์บิด" ของแถบ microtubule นอกจากนี้เรายังสร้างแบบจำลองที่ปรับขนาดขึ้นของโอริกามินี้เพื่อเปิดเผยว่าการเปลี่ยนแปลงแบบคู่ของ D-Cone และ Twist Traversal นำไปสู่ธรรมชาติที่ไม่เป็นอันตราย (spooling) ของ Origami ที่ใช้งานได้นี้ งานของเราเผยให้เห็นว่าเซลล์เอกพจน์โทโพโลยีสามารถใช้งานได้อย่างไรเพื่อควบคุมการปรับใช้ส่วนประกอบ subcellular และคลี่คลายธรรมชาติที่เป็นตัวเป็นตนของการควบคุมพฤติกรรมผ่านรูปทรงเรขาคณิตใน ciliate นี้

เมื่อการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ยังคงเน้นย้ำถึงบทบาททางนิเวศวิทยาที่สำคัญของผู้ประท้วงมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเข้าใจต้นกำเนิดของพฤติกรรมที่ซับซ้อนในเซลล์เดี่ยวที่น่าทึ่งเหล่านี้ มีความพยายามอย่างมากในการทำแผนที่ความหลากหลายทางพันธุกรรมของเซลล์เหล่านี้ แต่เราก็ยังรู้น้อยมากเกี่ยวกับความหลากหลายทางสัณฐานวิทยา (เรขาคณิต) และการทำงานของมันในผู้ประท้วงที่มีขนาดใหญ่ โดยการแมปเรขาคณิต subcellular ของ cytoskeleton ของL. Olorเราค้นพบการควบคุมทางเรขาคณิตของพฤติกรรมการแปรเปลี่ยนอย่างรุนแรงในเซลล์เดียว เป็นตัวอย่างที่มีชีวิตของรอยพับ microtubule-crease origami ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นของเราเกี่ยวกับโครงสร้างนี้เปิดประตูใหม่สำหรับการสังเคราะห์วัสดุชีวภาพที่ใช้โครงร่างโครงร่างโครงร่างที่มีลักษณะเฉพาะเช่นการปรับใช้ งานของเรายังให้แรงบันดาลใจโดยตรงสำหรับการปรับใช้ microrobotics และสถาปัตยกรรมอวกาศน้ำหนักเบา พิมพ์เขียวที่เรากำลังมองหาเพื่อนำเอเจนซี่และการควบคุมแบบฝังตัวในไมโครโรบิติกอาจถูกซ่อนไว้ในสายตาธรรมดาในความหลากหลายทางเรขาคณิตของผู้ประท้วง