Een team van onderzoekers verbonden aan verschillende instellingen in Italië, in samenwerking met een collega uit de VS, heeft ontdekt dat zee-egelspindels botformaties hebben die voldoen aan een Voronoi-patroon. In hun artikel gepubliceerd in Journal of the Royal Society Interface , beschrijft de groep hun close-upstudie van de zeeëgels en wat ze leerden over hun ruggengraatstructuur.

Zee-egels zijn stekelige, meestal ronde stekelhuidigen die tot de klasse Echinoidea behoren. De stekels van het zeedier zijn verbonden met een harde schaal, die dient om de veel zachtere organen binnenin te beschermen. In deze nieuwe poging bestudeerden de onderzoekers de manier waarop de stekels zich aan de schaal hechten, via zogenaamde skelettubercules. De onderzoekers merken op dat de tuberkels sterk moeten zijn om te voorkomen dat roofdieren de stekels uit de schaal scheuren en daardoor toegang krijgen tot de schaal. Om meer te weten te komen over de aard van hun kracht, bekeken ze monsters onder een scanning tunneling microscoop. De onderzoekers ontdekten dat de botstructuur waaruit de tubercules bestaan, lijkt te voldoen aan een Voronoi-patroon.

Voronoi-patronen worden kunstmatig gemaakt met behulp van een wiskundige formule om een ​​bepaald gebied te verdelen in polygoonvormige cellen, elk gemaakt rond bepaalde punten die zaden worden genoemd. Om het patroon te creëren, dat enigszins lijkt op een honingraat (die ook een Voronoi-patroon volgt, net als sommige libellenvleugels), worden cellen gemaakt volgens de regel van de dichtstbijzijnde buur, die dicteert dat een bepaalde plek in een cel dichter bij zijn eigen is zaad dan voor enig ander zaad.

Om erachter te komen hoe nauw de tubercules overeenkomen met het Voronoi-patroon, namen de onderzoekers afbeeldingen van één sectie en vergeleken deze met computergegenereerde afbeeldingen die het patroon precies volgen en vonden een overeenkomst van 82%.

De onderzoekers suggereren dat het patroon in de tuberculen is geëvolueerd om de zee-egel de best mogelijke combinatie van kracht versus gewicht te geven. Ze suggereren ook dat de manier waarop het patroon zich in de zee-egel heeft ontwikkeld, een blauwdruk kan bieden voor het maken van objecten die nuttig zijn voor de mens, bijvoorbeeld omhulsels voor sensoren die zowel sterk als lichtgewicht zijn. + Verder verkennen

Betegelingsmechanismen van het Drosophila samengestelde oog door geometrische mozaïekpatroon

© 2022 Science X Network