Architettura e regioni del tubercolo esaminate. (a) Micrografia SEM (vista dall'alto) della piastra interambulacrale di Paracentrotus lividus che mostra il tubercolo della colonna vertebrale primaria e la sua variabilità microstrutturale stereomica. Si possono riconoscere tre tipi di stereomi:(1) microperforato, (2) a galleria e (3) labirintico. Inoltre, viene mostrato anche il mammellone delle spine secondarie (ms). Il riferimento topografico della regione è sottolineato da un cerchio a linea continua in cui sono indicati i pori (p) e le trabecole (t) (frecce). ( b ) Scansione micro-TC della sottosezione della sporgenza del tubercolo estratta dalla piastra interambulacrale di P. lividus che mostra (a) viste trasversali, (b) sagittali e (c) coronali. Credito:Journal of The Royal Society Interface (2022). DOI:10.1098/rsif.2022.0226
Un team di ricercatori affiliato a diverse istituzioni in Italia, in collaborazione con un collega degli Stati Uniti, ha scoperto che le giunzioni della spina dorsale di riccio di mare hanno formazioni ossee che si conformano a un modello di Voronoi. Nel loro articolo pubblicato su Journal of the Royal Society Interface , il gruppo descrive il loro studio ravvicinato sugli echinoidi e ciò che hanno appreso sulla struttura della loro colonna vertebrale.
I ricci di mare sono echinodermi spinosi, generalmente tondeggianti che appartengono alla classe Echinoidea. Le spine della creatura marina sono collegate a un guscio duro, che serve a proteggere gli organi molto più morbidi all'interno. In questo nuovo sforzo, i ricercatori stavano studiando i mezzi con cui le spine si attaccano al guscio, attraverso i cosiddetti tubercoli scheletrici. I ricercatori osservano che i tubercoli devono essere forti per impedire ai predatori di strappare le spine dal guscio e quindi di accedere al guscio. Per saperne di più sulla natura della loro forza, hanno esaminato i campioni al microscopio a scansione a effetto tunnel. I ricercatori hanno scoperto che la struttura ossea che costituisce i tubercoli sembra conformarsi a un modello di Voronoi.
I modelli Voronoi vengono creati artificialmente utilizzando una formula matematica per dividere una data regione in celle a forma di poligono, ciascuna creata attorno a determinati punti chiamati semi. Per creare il modello, che assomiglia in qualche modo a un nido d'ape (che segue anche un modello Voronoi, così come alcune ali di libellula) le celle vengono create seguendo la regola del vicino più vicino, che impone che ogni dato punto all'interno di una cella sia più vicino al proprio seme rispetto a qualsiasi altro seme.
Per scoprire fino a che punto i tubercoli si conformano al modello di Voronoi, i ricercatori hanno scattato immagini di una sezione e l'hanno confrontata con immagini generate al computer che seguono esattamente il modello e hanno trovato una corrispondenza dell'82%.
I ricercatori suggeriscono che il modello si è evoluto nei tubercoli per fornire al riccio di mare la migliore combinazione possibile di forza e peso. Suggeriscono inoltre che il modo in cui il modello si è sviluppato nel riccio di mare potrebbe fornire un progetto per la creazione di oggetti utili all'uomo:coperture per sensori, ad esempio, che sono sia resistenti che leggere. + Esplora ulteriormente
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