.Framework uncovers what makes large numbers of 'squishy' grains start flowing in biological processes

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.Framework uncovers what makes large numbers of 'squishy' grains start flowing in biological processes

프레임워크는 생물학적 과정에서 많은 수의 '부드러운' 곡물이 흐르는 이유를 밝힙니다

연구자들은 수많은 "부드럽고 질퍽한" 곡물이 흘러내리는 이유를 밝혀냈습니다.

도쿄 대학 에서 압축 및 측면 변형 후 링의 상단 뷰. 대비를 높여 이미지 분석의 기본이 되는 주황색 부분을 강조했습니다. 출처: Poincloux 및 Takeuchi 2024 November 25, 2024

연구자 Samuel Poincloux(현재 Aoyama Gakuin University)와 도쿄 대학의 Kazumasa A. Takeuchi는 외부 힘에 반응하여 모양을 바꿀 수 있는 대량의 "부드러운" 입자가 고체처럼 작용하는 것에서 액체처럼 작용하는 것으로 전환되는 조건을 명확히 했습니다. 비슷한 전환이 많은 생물학적 과정 , 예를 들어 배아 발달에서도 발생합니다. 세포는 단단한 조직을 형성하고 때로는 흘러서 다양한 기관을 형성하는 "부드러운" 생물학적 "입자"입니다. 따라서 실험적 및 이론적 프레임워크는 생물학에서 중요한 과제인 기계적 및 생화학적 프로세스의 역할을 분리하는 데 도움이 될 것입니다. 연구 결과는 저널 Proceedings of the National Academy of Sciences 에 게재되었습니다 .

윗줄은 낮은 밀도에서 링의 유체와 같은 행동을 묘사합니다. 아랫줄은 높은 밀도에서 링의 고체와 같은 행동을 묘사합니다. 출처: Poincloux and Takeuchi 2024 테이블 위에 모래 더미를 상상해 보세요. 테이블의 한쪽 끝을 천천히 들어올리면 처음에는 방해받지 않고 고체처럼 작용합니다. 하지만 임계 각도에서 모래 더미를 함께 유지하는 힘이 중력에 굴복합니다. 모래 더미가 무너지고 흐르기 시작하여 액체처럼 작용합니다.

이것은 굴복하는 전이로, 모래나 바위와 같이 모양이 변하지 않는 "알갱이"에 대한 널리 연구된 현상입니다. 그러나 생물학에서 "알갱이"는 종종 "부드러워서" 외부 힘에 따라 모양이 적응합니다. 첫 번째 저자인 Poincloux는 "우리의 연구는 잘 연구된 문제를 다시 다루지만, 흥미롭고 다양한 접근 방식을 개발하기에 충분히 간단할 만큼 충분히 복잡하다는 적절한 지점 에 도달했습니다 . 우리는 "곡물"이 모양이나 위치를 바꾸는지 구별하는 데 도움이 되는 생체 역학 도구를 사용하는 것과 같은 학제간 구성 요소를 통합했습니다."라고 말했습니다.

개별 링에 대해 수행된 기하학적 컴퓨터 분석의 일부. 출처: Poincloux 및 Takeuchi 2024 실제로 연구자들은 실험, 컴퓨터 모델링, 기하학적 설명을 통해 이 과제에 접근했습니다. 그들은 가느다란 고무 링을 "부드러운" 입자로 사용하여 용기에 쌓았습니다. 그들은 링의 수, "입자"의 밀도, 링에 적용되는 측면력의 강도를 다양하게 조절했습니다. 그런 다음 연구자들은 사진을 사용하여 링 배치가 변형될 때 링의 위치, 모양 및 서로의 접촉점을 측정했습니다. 이러한 측정을 통해 링의 위치(액체와 같은 거동) 또는 모양(고체와 같은 거동)이 얼마나 변했는지 정량화할 수 있었습니다. 마지막으로 그들은 컴퓨터 시뮬레이션 과 기하학적 분석을 수행하여 링 간의 마찰과 상호 작용의 역할을 이해했습니다. "우리는 프로젝트의 맨 마지막에 가장 큰 놀라움을 발견했습니다."라고 Poincloux는 말합니다.

"놀랍게도, 마찰 상호 작용과 결합된 크고 복잡한 모양 변화를 포함했음에도 불구하고 관찰된 항복 전이의 기초가 되는 간단한 기하학적 설명입니다." 압축 전 원통형 링의 상단 측면도. 출처: Poincloux 및 Takeuchi 2024 이러한 발견은 '부드러운' 생물학적 입자가 생물체 내에서 어떻게 상호작용하는지 이해하기 위한 첫 단계이며, 푸앵클루는 이미 그 다음에 무엇을 할지 생각하고 있습니다.

"생물학적 조직에 더 가까이 다가가기 위해, 예를 들어, 상호작용을 수정하고 링 접착을 추가하여 세포 간의 연결 단백질을 모방할 수 있습니다. 실험에 이러한 푹신한 링을 사용하려는 사람은 실험실 전체에 수백 개의 링이 폭발하는 것을 방지하기 위해 용기 위에 덮개를 씌우는 것을 잊지 마세요... 이 사고가 몇 번 발생했는지는 밝히지 않겠습니다."

추가 정보: Samuel Poincloux et al, 고압축성 과립 매질의 강성 전이, 미국 국립과학원 회보 (2024). DOI: 10.1073/pnas.2408706121 . doi.org/10.1073/pnas.2408706121 저널 정보: Proceedings of the National Academy of Sciences 도쿄 대학 제공 더 탐색해보세요 쉬운 압축, 쉬운 흐름: 연구팀이 새로운 과립 소재를 설계

https://phys.org/news/2024-11-framework-uncovers-large-squishy-grains.html

mssoms
메모 2411270338 소스1.분석_【】

1.
프레임워크는 생물학적 과정에서 많은 수의 '부드러운' 곡물이 흐르는 이유를 밝힌다.

연구자는 [1]외부 힘에 반응하여 모양을 바꿀 수 있는 대량의 "부드러운" 입자]가 고체처럼 작용하는 것에서 액체처럼 작용하는 것으로 전환되는 조건]을 명확히 했다.

비슷한 전환이 많은 생물학적 과정 , 예를 들어 배아 발달에서도 발생한다. 세포는 단단한 조직을 형성하고 때로는 흘러서 다양한 기관을 형성하는 "부드러운" 생물학적 "입자"이다.

따라서 실험적 및 이론적 프레임워크는 생물학에서 중요한 과제인 기계적 및 생화학적 프로세스의 역할을 분리하는 데 도움이 될 것입니다.

_[1】주변에 그 어느 것도 혼자 있지 않다. 같은 패턴이든 아니든 패턴을 가지고 있고 무리를 이루고 있으며 심지어 세포들로 이룬 독립된 생명체들이 집단적으로 움직인다. 강물이나 별들도 그 어떤 외부의 반응하여 시공간 속에서 상전이하듯 흐른다. 어허.

그 많은 무리와 덩어리들의 흐름들을 나는 포괄적으로 msbase, msoss로 보았다. 그 흐름은 수많은 집합단위 qpeoms.sum으로 이뤄진 시공간의 물질이나 물체가 생겨난 것으로 본다. 어허. 왜 흐를까? 중력 때문이거나 전자기력, 강력약력 때문이다? 그러면 msbase에 그런 힘들이 존재할 것이며 이런 힘들은 제공한 qpeoms는 힉스입자인가? 아니면 책상 기울기 때문에 생긴거여? 어어?? 헷갈리네! 헤헤.

2.
테이블 위에 모래 더미를 상상해 보자. 테이블의 한쪽 끝을 천천히 들어올리면 처음에는 방해받지 않고 고체처럼 작용한다. 하지만 임계 각도에서 모래 더미를 함께 유지하는 힘이 중력에 굴복합니다. 모래 더미가 무너지고 흐르기 시작하여 액체처럼 작용한다.

이것은 굴복하는 전이로, 모래나 바위와 같이 모양이 변하지 않는 "알갱이"에 대한 널리 연구된 현상이다. 그러나 생물학에서 "알갱이"는 종종 "부드러워서" 외부 힘에 따라 모양이 적응한다.

첫 번째 저자인 Poincloux는 "우리의 연구는 잘 연구된 문제를 다시 다루지만, 흥미롭고 다양한 접근 방식을 개발하기에 충분히 간단할 만큼 충분히 복잡하다는 적절한 지점에 도달했다 . 우리는 "곡물"이 모양이나 위치를 바꾸는지 구별하는 데 도움이 되는 생체 역학 도구를 사용하는 것과 같은 학제간 구성 요소를 통합했다.

실제로 연구자들은 실험, 컴퓨터 모델링, 기하학적 설명을 통해 이 과제에 접근했다. 그들은 가느다란 고무 링을 "부드러운" 입자로 사용하여 용기에 쌓았다. 그들은 링의 수, "입자"의 밀도, 링에 적용되는 측면력의 강도를 다양하게 조절했다.

그런 다음 연구자들은 사진을 사용하여 링 배치가 변형될 때 링의 위치, 모양 및 서로의 접촉점을 측정했습니다. 이러한 측정을 통해 링의 위치(액체와 같은 거동) 또는 모양(고체와 같은 거동)이 얼마나 변했는지 정량화할 수 있었습니다. 마지막으로 그들은 컴퓨터 시뮬레이션 과 기하학적 분석을 수행하여 링 간의 마찰과 상호 작용의 역할을 이해했다.

3.
프로젝트의 맨 마지막에 가장 큰 놀라움을 발견했다. 놀랍게도, 마찰 상호 작용과 결합된 크고 복잡한 모양 변화를 포함했음에도 불구하고 관찰된 항복 전이의 기초가 되는 간단한 기하학적 설명이다.

이러한 발견은 '부드러운' 생물학적 입자가 생물체 내에서 어떻게 상호작용하는지 이해하기 위한 첫 단계이며, 이미 그 다음에 무엇을 할지 생각하고 있다. 생물학적 조직에 더 가까이 다가가기 위해, 예를 들어, 상호작용을 수정하고 링 접착을 추가하여 세포 간의 연결 단백질을 모방할 수 있다.

No photo description available.

mssoms
Note 2411270338 Source 1. Analysis_【】

1.
The framework explains why a large number of 'soft' grains flow in biological processes.

The researchers have clarified the conditions under which [1] a large number of "soft" particles that can change shape in response to external forces] transition from acting like a solid to acting like a liquid.

Similar transitions occur in many biological processes, such as embryonic development. Cells are "soft" biological "particles" that form solid tissues and sometimes flow to form various organs.

Therefore, the experimental and theoretical framework will help to separate the roles of mechanical and biochemical processes, which is an important task in biology.

_[1]Nothing around us is alone. Whether the same pattern or not, there are patterns, groups, and even independent organisms made of cells that move collectively. Rivers and stars also flow as if they were phase-shifted in space and time in response to some external force. Oh.

I see the flow of those many groups and lumps as msbase, msoss. I see the flow as the creation of spacetime matter or objects made up of numerous sets of qpeoms.sum. Oh, why does it flow? Is it because of gravity, or is it because of the electromagnetic force, or the strong and weak force? Then there must be such forces in msbase, and is the qpeoms that provided these forces the Higgs particle? Or is it because of the tilt of the table? Oh, oh?? I'm confused! Hehe.

2.
Imagine a pile of sand on a table. If you slowly lift one end of the table, it initially acts like a solid without being disturbed. However, at a critical angle, the force that holds the sand together yields to gravity. The sand collapses and begins to flow, acting like a liquid.

This is a yielding transition, a widely studied phenomenon for "grains" that do not change shape, such as sand or rocks. However, in biology, "grains" are often "soft" and adapt their shape to external forces.

First author Poincloux says, “Our study hits the sweet spot of revisiting a well-studied problem, but being complex enough to allow for interesting and diverse approaches. We incorporated interdisciplinary components, such as using biomechanical tools to help us distinguish whether the “grains” change shape or position.

In fact, the researchers approached this challenge through experiments, computer modeling, and geometric description. They used thin rubber rings as “soft” particles and stacked them in a container. They varied the number of rings, the density of the “grains,” and the strength of the lateral force applied to the rings.

Then, using photographs, the researchers measured the positions, shapes, and contact points of the rings with each other as the ring arrangement deformed. These measurements allowed them to quantify how much the rings changed in position (liquid-like behavior) or shape (solid-like behavior). Finally, they performed computer simulations and geometric analyses to understand the role of friction and interaction between the rings.

3.
The biggest surprise came at the very end of the project. Surprisingly, frictional interactions and A simple geometrical explanation underlies the observed yield transition, despite the large and complex shape changes involved.

These findings are a first step toward understanding how 'soft' biological particles interact within living organisms, and we are already thinking about what to do next. To get closer to biological tissue, for example, we could modify the interactions and add ring adhesions to mimic the connecting proteins between cells.

sample qoms (standard)
0000000011=2,0
0000001100
0000001100
0000010010
0001100000
0101000000
0010010000
0100100000
2000000000
0010000001

sample pms (standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
0000000000q
0q000000000
000q0000000
00000q00000
0000000q000
000000000q0

sample msoss

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zxdzxezxz
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cadccbcdc
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