Các nhà khoa học tìm ra được một hình khối hoàn toàn mới, chưa có tên trong Toán học

Da là cơ quan có kích cỡ lớn nhất cơ thể một người. Trung bình, trên người bạn đang có 2 mét vuông da vẫn đều đặn phát triển, nhưng có một điều bất ngờ: nó không có hình dáng như bạn vẫn tưởng tượng đâu.

Thực tế, các nhà khoa học vừa phát hiện ra một cấu trúc hình học hoàn toàn mới, chưa từng được khoa học hay toán học tìm ra và hóa ra, nó vẫn trốn trong da của bạn bấy lâu nay, có lẽ là đã tồn tại ở đó từ thuở khai sinh nhân loại mà không ai biết. 

Nó nằm tại tế bào biểu mô - nền móng tạo nên cấu trúc mô, làm nên bộ da con người (cả bên trong và bên ngoài).

Tế bào biểu mô này là một trong những tế bào quan trọng nhất trong ngày đầu phát triển của một cá thể người, nó giúp ta xây dựng cấu trúc phôi thai và dần dần, trở thành một bộ phận của cơ thể ta. 

Những biểu mô được tạo từ hàng triệu các tế bào tí hon xếp sát cạnh nhau, không chỉ tạo nên da ngoài mà còn kết nối da với các cơ quan bên trong nữa.

Các nhà khoa học chưa bao giờ hiểu được trọn vẹn hình dáng của từng tế bào riêng biệt như thế nào, chỉ có thể giả định rằng chúng là những hình lăng trụ đứng hoặc hình chóp cụt. Nhưng khi họ sử dụng máy tính để dựng mô hình 3D của các tế bào biểu mô, họ đã bất ngờ về khám phá mới của mình.

"Trong quá trình dựng hình, kết quả chúng tôi thấy rất dị thường", kĩ sư sinh học Javier Buceta từ Đại học Lehigh giải thích. "Mô hình giả lập của chúng tôi dự đoán rằng khi mô bị cong, các tế bào sẽ không giữ nguyên hình dạng lăng trụ hoặc hình chóp".

Họ để ý thấy một hình dáng kì lạ, không thể nhận ra nó là hình gì.

Trông có vẻ giống một hình chóp nhưng một đáy của nó có sáu cạnh, mặt đối diện đáy lại có 5 cạnh. Đó là do trong các đường nối hai đỉnh của các cạnh đáy, có một đường chia ra thành hình chữ Y, tạo ra một tam giác nhỏ trên thân của khối hình học này và đồng thời, tạo thêm một đỉnh nữa ở một đáy. Chưa một văn bản khoa học nào mô tả khối hình học này tồn tại.

"Trước sự bất ngờ vô cùng của chúng tôi, khối này còn chưa có tên trong toán học!", Buceta nói. "Và không phải ai cũng có cơ hội hiếm có được đặt tên cho một khái niệm hình học mới".

Các nhà nghiên cứu gọi hình này là "scutoid", lấy ý tưởng từ "scutellum" - những vảy hình khiên trên mình của một số loài côn trùng, những con vật mà hình khối trên cơ thể chúng cũng có một tam giác nhỏ.

Tại sao hình dạng này lại tồn tại trong da của ta? Đội ngũ nghiên cứu nói rằng dạng chóp xoắn này cho phép cấu trúc có thể bảo tồn năng lượng tốt hơn, nhất là khi các tế bào bị bẻ cong. "Khi các tế bào cong lại, nó sẽ giảm thiểu năng lượng tác động và do đó, trở nên ổn định hơn", nhà sinh vật học tế bào Luisma Escudero tới từ Đại học Seville, một người thuộc đội ngũ nghiên cứu nói với Science Alert. "Vì lý do đó, dữ liệu lý sinh trong cơ thể ta quyết định rằng những tế bào kia phải có hình scutoid".

Khi các nhà khoa học dựng được hình scutoid, họ sẽ cố gắng tìm hình dạng này trong tự nhiên. Khi mà toàn bộ động vật đều có tế bào biểu mô, đội ngũ nghiên cứu nghĩ rằng việc xác định được hình khối scutoid sẽ là một bước ngoặt trong cách chúng ta nghiên cứu tế bào biểu mô.

Cần rất nhiều nghiên cứu nữa để xác định xem hình khối scutoid nhiều mức nào trong cơ thể sinh vật (có cả con người), qua đó sẽ hiểu thêm được về các cấu trúc ba nhiều trong các cơ quan cơ thể người.

"Ví dụ, nếu như bạn muốn tạo ra các cơ quan nhân tạo, khám phá này sẽ giúp bạn tạo ra những tế bào giống thật hơn, đúng như cách tự nhiên đã tạo nên các tế bào, mô", nhà nghiên cứu Buceta nói. "Chúng ta đã mở khóa được cách thức tự nhiên tạo ra những biểu mô có thể bị bẻ cong, vặn xoắn một cách hiệu quả".

Nghiên cứu được đăng tải trên Nature.