SELI ZINAZOGAWANYIKA HUWEKA MIZUNGUKO KAMILIFU

Seli zilizo katika tabaka la tishu — epitheliamu — mara chache hukaa tuli. Hutambaa pamoja katika mikondo na viwimbi. Mitiririko hii ya pamoja ni muhimu katika kupona kwa majeraha, katika kuundwa kwa maumbo ya tishu na viungo, na katika kuenea kwa saratani.

Mpangilio wa kushangaza umejificha katika mitiririko hii. Chora mistari inayotenganisha maeneo yanayozunguka kisaa na maeneo yanayozunguka kinyume cha saa. Katika kazi ya awali, iliyochapishwa katika Nature Physics mwaka 2025, wanafizikia waligundua kwamba katika matabaka ya seli na katika makoloni ya bakteria, mistari hii hutii kutobadilika kikonfomali (conformal invariance): takwimu zake hubaki zilezile unapoihamisha, unapoizungusha au unapoikaribia au kuiweka mbali. Inalingana hata na kundi mahususi la maumbo ya kihisabati yanayojulikana katika fizikia, lile la upenyaji muhimu (critical percolation).

Hilo ni la ajabu kwa mata hai, ambayo huchoma nishati kila wakati na iko mbali sana na msawazo. Tianxiang Ma, Amin Doostmohammadi na wenzao katika Taasisi ya Niels Bohr huko Copenhagen, pamoja na mwandishi mwenza huko Lisbon, waliuliza ni nini kinachoiweka jiometri hii mahali pake — na ni nini kinachoivunja.

Namba moja kwa umbo moja

Ili kupima jiometri hiyo, timu ilitumia zana inayoitwa mageuko ya Schramm–Loewner (Schramm–Loewner evolution, SLE). Inabadilisha kila mstari uliopindapinda kuwa mchakato wa nasibu unaoelezwa kwa namba moja, κ (kapa). Kwa upenyaji muhimu, κ = 6. Ukaguzi mbili huru — uwezekano kwamba mstari unapita upande wa kushoto wa nukta fulani, na jinsi kiasi kinachohusiana kinavyoenea kwa haraka — hutoa makadirio ya κ kwa kila jaribio.

Walirekodi video ya matabaka yaliyoshikamana ya seli za MDCK, aina sanifu ya seli za figo za mbwa, na kupima mwendo wao chini ya hadubini.

Zuia mgawanyiko, poteza jiometri

Katika matabaka yasiyotibiwa, mipaka ya mizunguko ililingana na nadharia karibu kikamilifu: κ = 6.002 ± 0.155.

Kisha timu ilizuia mgawanyiko wa seli kwa mitomycin C, dawa inayosimamisha unakili wa DNA. Seli bado zilisonga; mikondo na viwimbi viliendelea, vikiwa na takwimu zilezile za jumla. Lakini jiometri iliyofichika ilibadilika: κ ilipanda hadi 8.18 ± 0.29, tofauti kwa kiasi kikubwa na 6. Mistari pia ilipoteza hali yake ya kutobadilika kwa kipimo, na kuwa “multifractal” — ukwaru wake sasa ulitegemea jinsi ilivyopimwa.

Dawa ya pili inayozuia mgawanyiko kwa utaratibu tofauti, nocodazole, inayobomoa kiunzi cha ndani cha seli kinachohitajika ili kugawanyika, ilisababisha uvunjikaji uleule.

Kama kidhibiti, walizuia kifo cha seli badala yake, kwa kutumia kizuizi kinachoitwa Q-VD-OPh, huku mgawanyiko ukiendelea kama kawaida. Kila alama ya jiometri ya kiulimwengu ilidumu. Kinachojalisha ni mgawanyiko, si ubadilishaji wa seli kwa ujumla.

Tishu ambayo bado inaweza kujipanga upya

Kwa nini? Kwa mitomycin, mitiririko ilielemea upande mmoja kidogo, jambo ambalo lenyewe huvunja ulinganifu wa mzunguko. Lakini nocodazole haikusababisha hilo, kwa hiyo waandishi walitafuta maelezo ya jumla zaidi na kuyapata katika ubadilishanaji wa majirani: kwa dawa yoyote kati ya hizo mbili, seli zilibadilishana majirani mara chache sana, na tishu ililegea polepole zaidi. Iliendelea kusonga, lakini mtandao wake wa miguso kati ya seli ulikuwa umebanwa kupita kiasi.

Muundo wa kompyuta wa tishu, ambamo seli ni poligoni na sehemu ya seli zinazogawanyika inaweza kurekebishwa kutoka 0 hadi 100%, uliiunda upya hadithi nzima:

seli zote zikigawanyika, mipaka ya mizunguko ililingana na κ = 6;
chini ya takriban 50% ya seli zikigawanyika, jiometri ilivunjika;
migawanyiko zaidi iliifanya tishu iliyoigwa kuwa laini zaidi, ikiwa na ugumu mdogo na gharama ndogo ya nishati kwa seli kubadilishana nafasi;
kuondoa seli bila mgawanyiko hakukurejesha mpangilio huo.

Kujifanya upya kama jukumu la kifizikia

Waandishi wanahitimisha kwamba migawanyiko hufanya kazi kama “ujifanyaji upya wa kitopolojia” (topological renewals) wa mara kwa mara unaouweka mtandao wa seli ukiwa nyumbufu vya kutosha kujipanga upya katika vipimo vyote. Zaidi ya jukumu lake katika ukuaji, mgawanyiko wa seli hivyo ungekuwa kidhibiti cha kimuundo na kimakanika cha jinsi tishu zinavyojipanga.

Wanaongeza kwamba dawa zinazosimamisha uzaliano wa seli, zinazotumika dhidi ya saratani na katika tiba ya moyo na mishipa ya damu, zinaweza kuwa na athari zisizotarajiwa kwa jinsi tishu zinavyosonga — pendekezo ambalo utafiti huu, uliofanywa kwa seli za mbwa zilizooteshwa maabara na kwa uigaji, haulijaribu moja kwa moja. Kazi hii ilichapishwa katika Proceedings of the National Academy of Sciences, kwa mujibu wa marejeo yaliyotolewa na waandishi kwenye arXiv.