Lai to noskaidrotu, zinātnieki savāca attēlveidošanas datus no 10 stropiem, kuru šūnās bija apzināti defekti, ko bites bija izveidojušas uz sešstūrainiem rāmjiem.
Saimes pastāvēšanai ļoti svarīga ir neskaitāmu bišu būvētā bišu vaska šūnveida šūna. Turklāt, tā kā bišu vasks ir tik dārgs, tām jāsamazina bišu vaska attiecība pret uzglabāšanu medus šūnās – bitēm jāpatērē aptuveni četri kilogrami medus, lai izvadītu mazāk par puskilogramu bišu vaska. Dabiskā šūnveida sešstūru tērzēšana samazina apmales garumu uz uzglabāšanas jaudas vienību. Taču, kad bites veido ligzdas jau esošās koku bedrēs, tām ģeometrisku ierobežojumu dēļ jāsajauc dažāda izmēra un formas šūnas, kā rezultātā šūnā veidojas neregulāri sešstūri un topoloģiski defekti.
Mehānismi, kas regulē šūnveida šūnu veidošanos ar ģeometriskiem ierobežojumiem, joprojām nav zināmi.
Kolorādo Boulderas universitātes doktorants Golnars Garūni Fards biofiziķa Orita Peleg un kosmosa inženiera Fransisko Lopesa Džimenesa uzraudzībā pētīja, kā bites pielāgojas šai dabiskajai videi.
Gharooni Fard izmantoja trīsdimensiju drukāšanu, lai izveidotu eksperimentālus ietvarus, kas precīzi kontrolē sešstūra režģa ģeometriskos frustrācijas avotus (slīpuma leņķis (A) un nobīdes (L un h) horizontālajā un vertikālajā asī), kā parādīts pirmajā attēlā. attēlā zemāk. Tas tika darīts, lai atdarinātu ģeometriskos ierobežojumus. Tas ir pievienojis ierobežojumus tikai skaidri noteiktiem ietvara elementiem.
Šī rāmja ģeometrija neļāva bitēm vienkārši paplašināt sešstūra pamatus, lai aizpildītu tukšumus.
Pēc virknes eksperimentu ar 10 stropiem pētnieki izmērīja bišu stratēģijas, lai pārvarētu neatbilstības to būru plaknēs. Gharooni Fard un kolēģi izmantoja datorredzes paņēmienus, lai identificētu atsevišķas šūnveida šūnas pēc pilnībā konstruēto kadru fotografēšanas. Ar šiem attēliem viņi rekonstruēja ķemmes struktūru, atklājot dobumā iebūvēto šūnu formu nelīdzenumus, kā parādīts attēlā zemāk. Iedvesmojoties no līdzībām starp graudu robežām rekonstruētajās ķemmēs un grafēnā, pētnieki izstrādāja uz kristalogrāfiju balstītu algoritmu, lai novietotu šūnu centrus režģī vietās, kas samazina dažas Lenarda-Džounsa potenciāla atšķirības.
Pētnieki izveidoja uz kristalogrāfiju balstītu pieeju, lai atrastu šūnu centrus punktos režģī, kas samazināja doto Lenarda-Džounsa potenciālu. Šis algoritms tika izstrādāts, pamatojoties uz līdzībām starp graudu robežām rekonstruētās ķemmēs un graudu robežām grafēnā.
Pētnieku eksperimentu rezultāti un modeļa prognozes uzrādīja kvantitatīvu vienošanos. Piemēram, topoloģiskie defekti (šūnas ar vairāk vai mazāk nekā sešiem kaimiņiem) rodas ģeometrisku ierobežojumu kopuma dēļ, un pētnieki atklāja būtisku korelāciju starp defektu blīvumu un abu sešstūra režģu slīpuma leņķi. Nav pārsteidzoši, ka kļūdas bija reti sastopamas, ja starp būriem nebija slīpuma, un bites regulāri veidoja regulārus sešstūrus, lai tos savienotu.
Eksperimentu un simulāciju konsekvence ir parādījusi arī kristalogrāfisko rīku izmantošanas vērtību, lai izprastu šūnveida sfēriskās struktūras, kas izriet no vietējas mijiedarbības starp šūnām un to vidi.
Avots: physicstoday.scitation.org/do/10.1063/PT.6.1.20221201a/
Günceleme: 02/12/2022 21:57
Esi pirmais, kas komentē