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Grafik: Geometrische Körper

Diese geometrischen Körper sind uns schon bestens vertraut. Das gilt nicht für das Scutoid.   Bild: Shutterstock

Noch nie vom Scutoid gehört? Kein Wunder – es ist eine neu entdeckte geometrische Form



Kugel, Würfel, Kegel – diese geometrischen Körper sind uns bestens bekannt. Schon etwas weniger vertraut dürften uns Formen wie Volltorus oder Oktaeder sein. Aber was zum Teufel ist ein Scutoid? 

Zuerst einmal ist es die vielleicht spektakulärste wissenschaftliche Sensation dieses Jahres. Immerhin handelt es sich um eine neu entdeckte geometrische Form – sowas passiert nicht alle Tage. Umso erstaunlicher also, dass diese neue Form in der Natur massenhaft zu finden ist – und zwar auch in unserem Körper. 

Entdeckt haben die neue geometrische Form denn auch nicht Mathematiker, sondern Biologen: Ein Team um den spanischen Entwicklungsbiologen Luis Escudero von der Universität Sevilla stiess darauf, als es der Frage nachging, welche Form Epithelzellen haben. Diese Zellen bilden ein- oder mehrlagige Schichten, die als oberste Zellschicht tierisches und menschliches Haut- und Schleimhautgewebe bedecken. 

Bisher ging man davon aus, dass solche Zellen in flachen Schichten die Form von Prismen aufweisen, damit sie möglichst dicht aneinander liegen. Die Forscher untersuchten nun, wie sich dies bei gekrümmten Flächen oder sich ausdifferenzierenden Zellverbänden verhält. Hier wäre eine spezielle Form eines Prismas gefragt, nämlich das Frustum (Kegelstumpf). Bei diesem Körper sind die einander gegenüberliegenden Flächen nicht gleich gross: 

Grafik: Prisma und Frustum

Prisma (a) und Frustum (b) sowie von diesen Formen gebildete Flächen im Vergleich.   Grafik: nature.com

Durch Computerberechnungen kamen die Wissenschaftler nun einer anderen Form auf die Spur, die in einigen Fällen passender erschien und sich als komplexer erwies: das Scutoid. Auch diese Zellformen sind prismanoid – das heisst, sie bestehen aus einem Fünfeck und einem gegenüberliegenden Sechseck –, weisen aber an einer der langen Kanten ein Dreieck auf: 

Grafik: Prisma, Frustum, Primatoid und Scutoid im Vergleich.

Ähnlich wie bei einem Prismatoid liegt bei einem Scutoid ebenfalls ein Fünfeck einem Sechseck gegenüber. Die dreieckige Fläche an einer der Längskanten geht aber nicht bis zur gegenüberliegenden Seite durch.  Grafik: lasunncty

Durch diese spezielle Form können die Zellen sehr dicht gepackte gekrümmte Zellschichten bilden. Scutoide sind bei solchen Zellschichten maximal raumfüllend, da sie keine Zwischenräume bilden: 

Grafik: Zwei Scutoide

Zwei eng aneinanderliegende Scutoide.  Grafik: Universität Sevilla

Zur grossen Überraschung der Biologen zeigte sich, dass diese spezielle Form den Mathematikern gar nicht bekannt war. Damit stellte sich zugleich die Frage, wie diese neue geometrische Form benannt werden sollte. «Scutoid», so schreiben die Forscher in ihrer Studie, die im Fachmagazin Nature Communications erschien, verdankt sich als Bezeichnung dem Scutellum von einigen Insektenarten, besonders von Käfern. Dies ist ein keilförmiger Teil des Thorax, der von oben gesehen ähnlich aussieht wie Scutoid. 

Zwei Goldglänzende Rosenkäfer (Cetonia aurata) auf einer Doldenblüte. Deutlich sichtbar das Scutellum zwischen den Deckflügeln und dem Halsschild.

Das Scutellum ist bei diesen Goldglänzenden Rosenkäfern (Cetonia aurata) gut zwischen den Deckflügeln und dem Halsschild zu erkennen.  Bild: Wikimedia/Eric Steinert

Solche Zellverbände aus Scutoiden kommen vermutlich in allerlei unterschiedlichen Geweben vor, beispielsweise im Fliegenauge. Die Biologen sind zudem überzeugt, dass die Kenntnis der neuen Form das Züchten von Organen erleichtern könnte. 

(dhr)

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Ein Mathematiker erklärt die neue Form (engl.). Video: YouTube/standupmaths

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