Вигнута складка орігамі та топологічні особливості дозволяють гіперекстосності Л. Олора

Одноклітинні протести демонструють неабияку різноманітність форм та виконують широкий спектр функцій, включаючи полювання на живу здобич у динамічних умовах.Lacrymaria olor, хижацька кінція, полює на здобич, запускаючи хурочний пробоз, який може оборотно розширити більше 30 разів перевищувати його початкову довжину тіла в<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.

Протести проявляють чудові стратегії процвітання майже у всіх екологічних нішах на нашій планеті, від глибокого моря до наших річкових потоків. Хоча взаємозв'язок між формою та функцією є основою біологічних досліджень, ми все ще погано розуміємо, коли йдеться про пояснення вибухонебезпечного морфологічного різноманіття протестів. Застосовуючи об'єктив геометрії, ми дослідили зв’язок між формою та функцією у знаковому, змінюваному Protist,Л. Олор, який, як відомо, захоплює здобич через динаміку надлятового хурозу. З появою різних передових інструментів візуалізації ми відобразили субклітинні компоненти, такі як кортикальний цитоскелет та мембранна архітектура цієї клітини, що потрапила в різні морфологічні стани, включаючи контракту та розширений стан. Оскільки геометрія не містить масштабу, суттєві особливості поєднаної цитоскелетної-мембранної архітектури можуть бути зафіксовані в масштабній моделі фізичної орігамі. У цій роботі ми демонструємо, як топологічні особливості в цій геометрії можуть контролювати фізичну трансформацію клітини. Розгортання виступу на шиї через клітинні масштаби орігамі є одним з найбільших швидкостей штаму та розширення, що спостерігається в одній клітині.

Ми порівняли найбільші відомі показники штаму та деформації в одноклітинній морфодинаміці та ідентифікованіЛ. Олоряк чужий. За допомогою візуалізації з високою роздільною здатністю ми виявили, що це лінійне розширення підтримується спіральною архітектурою коркового цитоскелету, що складається з мікротрубочок, укладених у декількох шарах, що утворюють мембранні складки. Ця конкретна геометрія зберігає як мембранні, так і мікротрубочки, необхідні для швидкого розгортання тривалого хобосу, ​​утворюючи вигнуту складку орігамі. Різкий перехід між складеним та розгорнутим станом у цій кришій складовій клітинній орігамі контролюється наявністю двох топологічних особливостей: "D-Cone" (конус, що розвивається) та "Сингулярність повороту" смуги мікротрубочок. Ми також побудували масштабовану модель цього орігамі, щоб виявити, як поєднана динаміка D-Cone та Twistrall призводить до неффінової природи (котушки) цього розгортання орігамі. Наша робота виявляє, як топологічні особливості можуть використовуватися клітиною для контролю розгортання субклітинних компонентів і розгортають втілений характер контролю поведінки через геометрію в цьому циліалі.

Оскільки останні дослідження продовжують висвітлювати важливу екологічну роль протестів, стало критично важливим для розуміння походження складної поведінки в цих чудових одиночних клітинах. Багато зусиль докладено відображення генетичного різноманіття цих клітин, але ми все ще дуже мало знаємо про морфологічне (геометричне) різноманітність та його функцію у протестів. За допомогою картографування субклітинної геометрії цитоскелетуЛ. Олор, ми розкрили геометричний контроль над екстремальною поведінкою морфінгу в одній клітині. В якості живого прикладу вигинної складки орігамі, наше глибше розуміння цієї структури, відкриває нові двері для синтезу біоінженерованих матеріалів на основі цитоскелету з трансформованими характеристиками, такими як розгортання. Наша робота також надає пряме натхнення для розгортання мікророботики та легкої ваги космічної архітектури. Креслення, які ми шукали, щоб принести агентство та вбудувати контроль в мікророботиці, можуть бути приховані на очах у геометричному різноманітті протестів.