Curvature in Biological Systems: Its Quantification, Emergence, and Implications across the Scales

曲率 背景(考古学) 形态发生 曲面(拓扑) 膜曲率 平均曲率 生物系统 高斯曲率 纳米技术 生物 生物物理学 材料科学 几何学 数学 古生物学 小泡 基因 生物化学 遗传学
作者
Barbara Schamberger,Andreas Roschger,Ricardo Ziege,Karine Anselme,Martine Ben Amar,Michał Bykowski,André P G Castro,Amaia Cipitria,Rhoslyn Coles,Rumiana Dimova,Michaela Eder,Sebastian Ehrig,Luis Escudero,Myfanwy E. Evans,Paulo R. Fernandes,Peter Fratzl,Liesbet Geris,Notburga Gierlinger,Édouard Hannezo,Aleš Iglič,Jacob J. K. Kirkensgaard,Philip Kollmannsberger,Łucja Kowalewska,Nicholas A. Kurniawan,Ioannis Papantoniou,Laurent Pieuchot,Tiago Pires,Lars D. Renner,Andrew O. Sageman-Furnas,Gerd E. Schröder‐Turk,Anupam Sengupta,Vikas R Sharma,Antonio Tagua,Caterina Tomba,Xavier Trepat,Sarah L. Waters,Edwina Yeo,Cécile M. Bidan,John Dunlop
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (13) 被引量:29
标识
DOI:10.1002/adma.202206110
摘要

Abstract Surface curvature both emerges from, and influences the behavior of, living objects at length scales ranging from cell membranes to single cells to tissues and organs. The relevance of surface curvature in biology is supported by numerous experimental and theoretical investigations in recent years. In this review, first, a brief introduction to the key ideas of surface curvature in the context of biological systems is given and the challenges that arise when measuring surface curvature are discussed. Giving an overview of the emergence of curvature in biological systems, its significance at different length scales becomes apparent. On the other hand, summarizing current findings also shows that both single cells and entire cell sheets, tissues or organisms respond to curvature by modulating their shape and their migration behavior. Finally, the interplay between the distribution of morphogens or micro‐organisms and the emergence of curvature across length scales is addressed with examples demonstrating these key mechanistic principles of morphogenesis. Overall, this review highlights that curved interfaces are not merely a passive by‐product of the chemical, biological, and mechanical processes but that curvature acts also as a signal that co‐determines these processes.
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