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盾片状

六角柱锥台拟柱体及盾片状的比较
此维基百科条目的本来名称是“Scutoid”,因其由昆虫的盾板英语Scutellum_(insect_anatomy)(也叫做盾片)得名,而暂时译为盾片状。汉字圈暂未见广受认可的翻译。

盾片状[1](英语:Scutoid),是一种存在于上下两个平行表面之间的立体几何形状,其两平行表面(以及它们之间的所有其他平行面)的边各自围成多边形,此两表面之间至少存在一个顶点,且上下两个多边形的顶点通过曲线或Y字形线来连接。盾片状的两个面之间至少存在一个顶点,但盾片状的面不一定是凸面,所以多个盾片状可以紧密接合在一起,从而填满两个平行表面之间的所有空间。盾片状通常可以一般化地描述为介于锥台拟柱体之间的混合几何体[2][3]

得名

异翅亚目昆虫身上的盾板英语Scutellum_(insect_anatomy)(图中标号26

2018年7月,本几何体在一篇由戈麦斯-加尔韦斯等人发表的名为《Scutoid是上皮细胞立体堆积的几何解决方案》(Scutoids are a geometrical solution to three-dimensional packing of epithelia)的论文中首次得到描述。根据论文作者的官方说法,因为这个形状类似于例如花金龟亚科英语Cetoniinae中甲虫的背板英语Scute盾板英语Scutellum (insect anatomy),于是他们就创造了Scutoid这个词语来描述这种几何体[2]。来自克拉拉·格里马(Clara Grima)的非官方说法则称,在课题研究期间,这个几何体被暂时称为“Escu”,实际上是开这个生物课题组组长路易斯·M·埃斯库德罗(Luis M. Escudero)的玩笑,因其姓名最后一节是“Escudero”,意思等同于拉丁文中的“scūtārius”(意为“乡绅”),故以此为基础修改并创造了Scutoid一词[4]

自然中存在的盾片状

一种拥有盾板英语Scutellum (insect anatomy)的甲虫。盾板是这个几何体的得名来源

这个几何体形状虽然怪异,却是多细胞组织的积木;没有了它,地球上恐怕就从不会出现复杂的生物。

——艾伦·伯迪克(Alan Burdick),《我们都由盾片状组成:一个全新的几何体解释了这一点。》(We Are All Scutoids: A Brand New Shape, Explained[3]

上皮组织细胞在特定情况下会采用盾片状形状来排列[2]。在上皮组织细胞中,细胞可以变成盾片状的形状,以促进组织弯曲,这对于发育中的器官的形成至关重要[2][5][6]

盾片状是一种加入中层顶点的拟柱体。这个多出来的顶点让最终形成几何体上的部分平面变成了曲面。这意味着盾片状不是一种多面体,因为它并非所有面都是平面。……对于创造了或发现了盾片状的计算生物学家来说,这种几何体的的关键属性在于,它可以让自身与其他几何对象(如锥台)结合以构成上皮细胞的立体堆积结构。

——劳拉·塔尔曼英语Laura Taalman[7][8]

潜在用途

盾片状解释了上皮细胞如何从立体结构上有效地排列在一起[2]。当上皮组织弯曲或生长时,细胞需要采用新的形状以消耗尽可能最少的能量来堆积出自己的立体结构;在盾片状被发现之前,上皮组织细胞被假定是大多是以锥台形的样子存在,少部分则以类似棱柱形的样子存在[4]。而现在,随着对上皮细胞的了解更加深入,这开启了人工器官领域的更多可能。盾片状可能会被应用于制造更好的人工器官,使得例如有效的器官替换一类的事情成为可能;并可以用于识别一个人的细胞是否被正确堆积,以及解决细胞错误堆积问题。[4]

参见

参考来源

  1. ^ 刘霞. 美科学家发现新几何形状“盾片状”. 科技日报. 2018-08-02 [2018-08-29].
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 Gómez-Gálvez, Pedro; Vicente-Munuera, Pablo; Tagua, Antonio; Forja, Cristina; Castro, Ana M.; Letrán, Marta; Valencia-Expósito, Andrea; Grima, Clara; Bermúdez-Gallardo, Marina. Scutoids are a geometrical solution to three-dimensional packing of epithelia. Nature Communications. 2018-07-27, 9 (1) [2018-08-17]. ISSN 2041-1723. doi:10.1038/s41467-018-05376-1. (原始内容存档于2018-08-29).
  3. ^ 3.0 3.1 Burdick, Alan. We Are All Scutoids: A Brand-New Shape, Explained. The New Yorker. 2018-07-30 [2018-08-03]. (原始内容存档于2018-08-02).
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 standupmaths. THE SCUTOID: did scientists discover a new shape?. 2018-08-03 [2018-08-03]. (原始内容存档于2018-08-03) –通过YouTube.
  5. ^ Boddy, Jessica. The 'Scutoid' Is Geometry's Newest Shape, and It Could Be All Over Your Body. Gizmodo. [2018-07-29]. (原始内容存档于2018-07-29) (美国英语).
  6. ^ Scientists have discovered a brand-new three-dimensional shape. Newsweek. 2018-07-27 [2018-07-29]. (原始内容存档于2018-07-29) (英语).
  7. ^ Taalman, Laura [@mathgrrl]. Have you read the @Nature article introducing the new mathematical shape called the SCUTOID? This cutting-edge science is now 3D printable: …… (推文). 2018-07-28 [2018-08-03] –通过Twitter.
  8. ^ Taalman, Laura. Pair of Packable Scutoids by mathgrrl on Shapeways. Shapeways.com. [2018-08-03]. (原始内容存档于2018-08-03).

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