Jak to możliwe, że tkanka zbudowana z tysięcy komórek o różnym kształcie zachowuje uporządkowany układ? I dlaczego w zdrowym nabłonku proporcje między pięciokątami, sześciokątami i siedmiokątami są zawsze takie same?
Na te i wiele innych pytań odpowie dr hab. Ryszard Wojnar z Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN podczas wykładu zorganizowanego z okazji Festiwalu Nauki w Warszawie.
– Oglądany z góry nabłonek przypomina dywan utkany z wielokątów. Choć jedne komórki się dzielą, a inne znikają, średnia liczba boków wciąż wynosi sześć. To niezwykły porządek wynikający z praw geometrii – wyjaśnia prof. Wojnar.
Głównym tematem jego wykładu będzie tzw. prawo Lewisa z 1928 r. Frederic Thomas Lewis przeszło 150 lat temu zauważył, że najczęściej do podziału przystępują komórki siedmiokątne, choć dzielić mogą się również ośmio- i dziewięciokąty. – To, jak przebiega podział komórek, pozwala zrozumieć funkcjonowanie zdrowej tkanki. Odchylenia od tego porządku są pierwszym sygnałem, że zaczyna się proces chorobowy – podkreśla Wojnar.
Nabłonek – jak wyjaśnia profesor – nie jest ani idealnym kryształem, ani chaotyczną cieczą. Znajduje się w stanie przejściowym, analogicznym do tzw. przemiany heksatycznej. To zjawisko fizyczne, w którym materiał nie jest już całkowicie nieuporządkowany, ale jeszcze nie tworzy doskonałej sieci krystalicznej. W heksatyku atomy – lub komórki, jeśli spojrzymy na nabłonek – ustawiają się częściowo w uporządkowany, zwykle sześciokątny wzór, zachowując jednocześnie pewną elastyczność ruchu. – Nabłonek jest w połowie drogi między kryształem a cieczą. To fascynujący przykład, jak prawa fizyki materii miękkiej i skondensowanej oraz geometrii spotykają się z biologią komórki – mówi profesor.
Zrozumienie geometrii nabłonka ma znaczenie nie tylko teoretyczne. W medycynie może się to przyczynić do wcześniejszego wykrywania nowotworów, ponieważ pierwsze objawy zaburzeń widoczne są właśnie w proporcjach między kształtami komórek.
W inżynierii wiedza o samoorganizacji komórek zainspirowała już powstanie biomimetycznych materiałów i implantów, w których regularność struktury zapewnia wytrzymałość i elastyczność. – Tak jak inżynierowie uczą się od kości, jak budować mocne i lekkie konstrukcje, tak z nabłonka możemy czerpać inspirację do projektowania materiałów zdolnych do regeneracji – zaznacza Wojnar.
– Zazwyczaj myślimy, że geometria służy fizyce. Tymczasem bywa odwrotnie – to fizyka podporządkowuje się geometrii. Rzut kamieniem przebiega po paraboli właśnie dlatego, że istnieje prawo geometryczne. W nabłonku widać to jeszcze wyraźniej – dodaje profesor.
📌 Wykład dr. hab. Ryszarda Wojnara (IPPT PAN)
📅 24 września 2025, godz. 16.00
📍 Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, Warszawa
Rzut kamieniem przebiega po paraboli właśnie dlatego, że istnieje prawo geometryczne.