Új geometriai alakzatot fedeztek fel a BME matematikusai

Izomsejtekben, a tengeri csigáspolip (nautilus) héjában, a szervek belsejét borító hámsejtekben és a természet számos további helyén is megtalálható azok a geometriai alakzatok, amelyek az új tudományos megállapítást inspirálták. A rejtélyt ezeknek a természetben való fejlődése képezte, és nemrég magyar matematikusok nemzetközi közreműködéssel megtalálták rá a választ. A felfedezésről a napokban a rangos PNAS Nexus tudományos folyóiratban is publikáltak.

A tudományos felfedezés hátteréről a kutatócsoport vezetőjét Domokos Gábort kérdezték, aki elárulta, hogy a matematikusokat egészen Platón elmélete óta ( foglalkoztatják a térkitöltő csempézések. Itt azokra a formákra utalt, amelyek hézagok és átfedések nélkül borítják be a síkot vagy töltik ki a fennmaradó teret.

„Gyakran vizsgált térkitöltő formák síkban a háromszögek és más poligonok, míg térben a kockák és más poliéderek, ám ezek olyan éles csúcsokkal, egyenes élekkel vagy éppen sík lapokkal rendelkeznek, amelyek ritkán figyelhetők meg az élő szervezetekben. Az evolúció inkább olyan térkitöltő alakzatokat hozott létre, amelyek erősen ívelt élekkel, görbült felületekkel, és kevés, esetenként nulla éles sarokkal rendelkeznek, ilyen formákból épülnek fel” – magyarázta Domokos Gábor

A Műegyetem professzora elárulta, hogy amíg síkban a lágy cellák görbe élekkel és két csúccsal rendelkeznek (izomszövet síkmetszeteiben, zebra csíkjaiban, hagymarétegekben, stb.), addig három dimenzióban már nem ennyire egyszerű a dolog. A térbeli lágy celláknak nincsen csúcsuk. A témán dolgozó műegyetemi kutatók kidolgoztak egy olyan eljárást, amelyben egy ismert poliéderes (éles) mintázatból kiindulva, mint amilyen a kockarács is, a megfelelő deformálás segítségével egy lágy cellákból álló térkitöltés jön létre. Az eljárás során többféle lágy cellatípust is azonosítottak.

Ennek a segítségével vizualizálták többek között azt is, hogy a tengeri csigáspolip házának belső kamrái, bár keresztmetszetben síkbeli lágy cellaként két csúccsal rendelkezik, térben már sarkok nélkül tölti ki a teret. A geometriai felfedezés azt sejteti, hogy a lágy cellák a biológiai szövetek geometriai építőelemei. A modellel leírható az is, hogy miként alakulnak ki és növekednek az élő szövetekben a különböző mintázatok, miért részesíti ezeket előnyben a természet.

A frissen megjelent publikációt hamar felkapta a nemzetközi akadémiai világ is. Több tudományos magazin felkereste Domokos Gábort, közölte a felfedezés főbb megállapításait, és eljutott a California College of Arts építész hallgatóihoz, akik egy alkotói projektet építettek a magyar szakemberek elméletére. Lágy cellákat bemutató formatervezői alkotásukkal megnyerték a világ első számú design iskolájában, a New York-i Parsons Schoolban, illetve a Museum of Modern Arts-ban rendezett biodesign verseny tudományos díját.