Arquitectura del tubérculo y regiones examinadas. ( a ) Micrografía SEM (vista superior) de la placa interambulacral Paracentrotus lividus que muestra el tubérculo de la columna primaria y su variabilidad microestructural estéreo. Se pueden reconocer tres tipos de estereomas:(1) microperforado, (2) en galería y (3) laberíntico. Además, también se muestra el mamelón de espinas secundarias (ms). La referencia topográfica de la región está subrayada por un círculo de línea sólida en el que se indican los poros (p) y las trabéculas (t) (flechas). (b) Micro-CT scan de la subsección de la protuberancia del tubérculo extraída por la placa interambulacral de P. lividus que muestra (a) vistas transversales, (b) sagitales y (c) coronales. Crédito:Diario de la interfaz de la Royal Society (2022). DOI:10.1098/rsif.2022.0226
Un equipo de investigadores afiliados a varias instituciones en Italia, trabajando con un colega de los EE. UU., descubrió que las articulaciones de la columna vertebral de los erizos de mar tienen formaciones óseas que se ajustan a un patrón de Voronoi. En su artículo publicado en Journal of the Royal Society Interface , el grupo describe su estudio de cerca de los equinoideos y lo que aprendieron sobre la estructura de su columna vertebral.
Los erizos de mar son equinodermos espinosos, generalmente redondeados, que pertenecen a la clase Echinoidea. Las espinas de la criatura marina están conectadas a un caparazón duro, que sirve para proteger los órganos internos mucho más blandos. En este nuevo esfuerzo, los investigadores estaban estudiando los medios por los cuales las espinas se unen al caparazón, a través de lo que se llama tubérculos esqueléticos. Los investigadores señalan que los tubérculos deben ser fuertes para evitar que los depredadores arranquen las espinas del caparazón y, por lo tanto, accedan al caparazón. Para aprender más sobre la naturaleza de su fuerza, observaron muestras bajo un microscopio de efecto túnel. Los investigadores descubrieron que la estructura ósea que forma los tubérculos parece ajustarse a un patrón de Voronoi.
Los patrones de Voronoi se crean artificialmente utilizando una fórmula matemática para dividir una región determinada en celdas con forma de polígono, cada una creada alrededor de ciertos puntos llamados semillas. Para crear el patrón, que se parece un poco a un panal (que también sigue un patrón de Voronoi, al igual que algunas alas de libélula), las celdas se crean siguiendo la regla del vecino más cercano, que dicta que cualquier punto dentro de una celda está más cerca de sí mismo. semilla que a cualquier otra semilla.
Para averiguar qué tan cerca se ajustan los tubérculos al patrón de Voronoi, los investigadores tomaron imágenes de una sección y las compararon con imágenes generadas por computadora que siguen exactamente el patrón y encontraron una coincidencia del 82 %.
Los investigadores sugieren que el patrón ha evolucionado en los tubérculos para proporcionar al erizo de mar la mejor combinación posible de fuerza frente a peso. También sugieren que la forma en que se ha desarrollado el patrón en el erizo de mar podría proporcionar un modelo para crear objetos útiles para los humanos:cubiertas para sensores, por ejemplo, que son fuertes y livianas.
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