Naukowcy z Zakładu Anatomii i Cytologii Roślin współautorami artykułu o roli krzywizny w układach biologicznych

Badacze z Zakładu Anatomii i Cytologii Roślin dr Michał Bykowski i dr Łucja Kowalewska są współautorami przeglądowego artykułu dotyczącego roli krzywizny w formowaniu i funkcjonowaniu układów biologicznych. Publikacja ukazała się w prestiżowym czasopiśmie naukowym „Advanced Materials” (IF 32,086).

Organizmy tworzą różnorodne złożone kształty, które mogą transformować i dostosowywać swoją formę, gdy wchodzą w interakcje ze środowiskiem fizycznym. W artykule „Curvature in Biological Systems: Its Quantification, Emergence, and Implications across the Scales” opisane zostały najnowsze badania dotyczące tych złożonych interakcji realizowanych na poziomie subkomórkowym, komórkowym czy tkankowym wskazujące na szeroką gamę mechanizmów, które umożliwiają organizmom nie tylko wyczuwanie i reagowanie na środowisko fizyczne, ale także modyfikowanie i kontrolowanie najbliższego otoczenia.

Mechanobiologiczne podejście do zrozumienia funkcjonowania komórek i organizmów doprowadziło do postawienia nowych pytań dotyczących roli geometrii, a w szczególności lokalnej krzywizny systemów biologicznych w tych procesach. Dynamiczny postęp w zakresie m.in. mikrofabrykacji, obrazowania czy metodach obliczeniowych pozwala na stosowanie interdyscyplinarnego podejścia w badaniach krzywizny systemów biologicznych w szerokim zakresie skal długości – od tworzenia układów błonowych opisywanych różnymi typami powierzchni minimalnych, przez pojedyncze komórki zdolne do wykrywania i reagowania na miejscową krzywiznę środowiska hodowlanego, aż po większe skale np. proces przebudowy kości silnie zależny od aspektu geometrycznego czy tworzenie drewna reakcyjnego u roślin.

Chociaż niektóre mechanizmy powstawania i kontrolowania krzywizny są specyficzne dla określonej skali długości, inne mechanizmy mają wspólne cechy, które są niezależne od skali i działają w szerokim zakresie systemów. Umożliwia to stosowanie spójnego podejścia w ramach różnych dyscyplin naukowych włączając w to projektantów i artystów inspirujących się złożonością form biologicznych.

Badacze z Zakładu Anatomii i Cytologii Roślin są zainteresowani krzywizną układów błon plastydowych, a zatem skalą nano układów biologicznych. W swoich badaniach koncentrują się w szczególności na periodycznych konfiguracjach błon o typie dwuciągłym – tzw. błonach sześciennych charakteryzujących się wysokim stopniem krzywizny.

Artykuł jest efektem współpracy badaczy z całego świata w ramach funkcjonowania interdyscyplinarnej, międzynarodowej społeczności CurvoBio, której nadrzędnym celem jest „łączenie biologów, fizyków, matematyków, projektantów i osób innych specjalności w celu wyjaśnienia roli krzywizny w systemach biologicznych”. Społeczność CurvoBio (www.curvobio.com) jest oddolną inicjatywą badaczy z różnych krajów w celu stworzenia sieci naukowej o potencjalne, który przewyższa jednokierunkowe podejście związane ze specjalnością danego naukowca.

Badacze z Wydziału Biologii UW są do tej pory jedynymi członkami CurvoBio z Polski, a ich współpraca z matematykami i fizykami w ramach działania społeczności pozwala na rozwój interdyscyplinarnego podejścia w badaniach skomplikowanych układów błon plastydowych.