Απολίθωμα 400 εκατομμυρίων ετών ανατρέπει την κατανόησή μας για τις σπείρες Fibonacci της φύσης: ScienceAlert

Εάν τα μάτια σας ελκύονται από τη διάταξη των φύλλων σε ένα στέλεχος φυτού, την υφή ενός ανανά ή τα λέπια ενός κουκουνιού, έχετε δει κατά λάθος ωραία παραδείγματα μαθηματικών προτύπων στη φύση.

Αυτό που συνδέει όλα αυτά τα φυτικά χαρακτηριστικά μεταξύ τους είναι το κοινό τους χαρακτηριστικό ότι είναι διατεταγμένα σε σπείρες που προσκολλώνται σε μια αριθμητική ακολουθία που ονομάζεται Ακολουθία Fibonacci.

Αυτές οι σπείρες, που αναφέρονται ως σπείρες Fibonacci για απλότητα, είναι εξαιρετικά κοινές στα φυτά και έχουν συναρπάσει επιστήμονες από τον Λεονάρντο ντα Βίντσι έως τον Κάρολο Δαρβίνο.

Αυτή είναι η επικράτηση των σπειρών Fibonacci στα φυτά σήμερα και πιστεύεται ότι αντιπροσωπεύει Ένα πολύ παλιό και δεσμευμένο χαρακτηριστικόπου χρονολογείται από τα πρώτα στάδια ανάπτυξης των φυτών και συνεχίζει με τις σημερινές του μορφές.

Ωστόσο, έχουμε Νέα μελέτη αμφισβητεί αυτή την άποψη. Εξετάσαμε τις σπείρες στα φύλλα και την αναπαραγωγική δομή ενός απολιθωμένου φυτού που χρονολογείται πριν από 407 εκατομμύρια χρόνια.

Παραδόξως, ανακαλύψαμε ότι δεν ακολουθούσαν όλες οι σπείρες που παρατηρήθηκαν στο συγκεκριμένο είδος τον ίδιο κανόνα. Σήμερα, πολύ λίγα φυτά δεν ακολουθούν το πρότυπο Fibonacci.

Τι είναι οι σπείρες Fibonacci;

Οι σπείρες εμφανίζονται συχνά στη φύση και μπορούν να παρατηρηθούν σε φύλλα φυτών, κελύφη ζώων, ακόμη και στη διπλή έλικα του DNA μας. Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτές οι σπείρες συνδέονται με την ακολουθία Fibonacci – ένα σύνολο αριθμών όπου ο καθένας είναι το άθροισμα των δύο αριθμών που προηγούνται (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21 κ.ο.κ.).

Αυτά τα σχέδια είναι ιδιαίτερα διαδεδομένα στα φυτά και μπορούν να αναγνωριστούν με γυμνό μάτι. Αν σηκώσετε ένα κουκουνάρι και κοιτάξετε τη βάση, μπορείτε να δείτε τα ξυλώδη λέπια να σχηματίζουν σπείρες που συγκλίνουν προς το σημείο προσάρτησης στο κλαδί.

Στην αρχή, μπορείτε να εντοπίσετε σπείρες μόνο προς μία κατεύθυνση. Αλλά κοιτάξτε προσεκτικά, και μπορείτε να δείτε και τις δύο σπείρες δεξιόστροφα και αριστερόστροφα. Τώρα μετρήστε τον αριθμό των σπειρών δεξιόστροφα και αριστερόστροφα, και σχεδόν σε κάθε περίπτωση ο αριθμός των σπειρών θα είναι ακέραιοι στην ακολουθία Fibonacci.

Η συγκεκριμένη περίπτωση δεν αποτελεί εξαιρετική περίπτωση. σε Stady που ανέλυσε 6.000 κουκουνάρια, σπείρες Fibonacci βρέθηκαν στο 97 τοις εκατό των κώνων που εξετάστηκαν.

Οι σπείρες Fibonacci δεν υπάρχουν μόνο στα κουκουνάρια. Είναι κοινά σε άλλα φυτικά όργανα όπως τα φύλλα και τα άνθη.

Αν κοιτάξετε την άκρη ενός φυλλώδους φύλλου, όπως αυτή στο δέντρο του παζλ μαϊμού, μπορείτε να δείτε τα φύλλα να είναι διατεταγμένα σε σπείρες που ξεκινούν από την άκρη και σταδιακά τυλίγονται γύρω από το στέλεχος. ένα Stady Από τις 12.000 σπείρες από περισσότερα από 650 είδη φυτών, οι σπείρες Fibonacci βρέθηκαν να εμφανίζονται σε περισσότερο από το 90 τοις εκατό των περιπτώσεων.

Λόγω της συχνότητάς τους σε ζωντανά είδη φυτών, πιστεύεται εδώ και πολύ καιρό ότι οι σπείρες Fibonacci ήταν αρχαίες και εξαιρετικά διατηρημένες σε όλα τα φυτά. Ξεκινήσαμε να ελέγξουμε αυτή την υπόθεση διερευνώντας πρώιμα απολιθώματα φυτών.

Σπείρες που δεν είναι Fibonacci στα πρώιμα φυτά

Εξετάσαμε τη διάταξη των φύλλων και την αναπαραγωγή στην πρώτη ομάδα φυτών που είναι γνωστό ότι έχουν αναπτύξει φύλλα, που ονομάζεται Λέσχη Φυκιών.

Συγκεκριμένα, μελετήσαμε τα φυτικά απολιθώματα εξαφανισμένων ειδών φυκιών Astroxylon maki. Τα απολιθώματα που μελετήσαμε βρίσκονται τώρα σε συλλογές μουσείων στο Ηνωμένο Βασίλειο και τη Γερμανία, αλλά συλλέχθηκαν αρχικά από Ρέινι Τσερτ Θέση απολιθωμάτων στη βόρεια Σκωτία.

Βγάλαμε φωτογραφίες από λεπτές φέτες των απολιθωμάτων και στη συνέχεια χρησιμοποιήσαμε τεχνικές ψηφιακής ανακατασκευής για να οπτικοποιήσουμε μια διάταξη ένα. MakyiΦεύγει σε 3D και αναγνωρίζει τα σαλιγκάρια.

Με βάση αυτή την ανάλυση, ανακαλύψαμε ότι η διάταξη των φύλλων ήταν πολύ μεταβλητή ένα. Makyi. Στην πραγματικότητα, οι σπείρες που δεν ήταν Fibonacci ήταν η πιο κοινή διάταξη. Η ανακάλυψη των σπειρών που δεν είναι Fibonacci σε τέτοια πρώιμα απολιθώματα είναι εκπληκτική επειδή είναι τόσο σπάνια στα φυτικά είδη που ζουν σήμερα.

Ξεχωριστή εξελικτική ιστορία

Αυτά τα ευρήματα αλλάζουν την κατανόησή μας για τις σπείρες Fibonacci στα χερσαία φυτά. Προτείνουν ότι οι σπείρες που δεν ήταν Φιμπονάτσι ήταν αρχαίες στα βρύα, ανατρέποντας την άποψη ότι όλα τα φυλλώδη φυτά άρχισαν να αναπτύσσουν φύλλα που ακολουθούν το σχέδιο Fibonacci.

Επιπλέον, υποδεικνύει ότι η εξέλιξη των φύλλων και των σπειρών Fibonacci στα βρύα κλαμπ είχε μια εξελικτική ιστορία διαφορετική από άλλες ομάδες φυτών που ζουν σήμερα, όπως οι φτέρες, τα κωνοφόρα και τα ανθοφόρα φυτά. Προτείνεται ότι οι σπείρες Fibonacci εμφανίστηκαν ξεχωριστά αρκετές φορές κατά την εξέλιξη των φυτών.

Το έργο προσθέτει επίσης ένα άλλο κομμάτι στο παζλ μιας σημαντικής εξελικτικής ερώτησης – γιατί οι σπείρες Fibonacci είναι τόσο συνηθισμένες στα φυτά σήμερα;

Αυτή η ερώτηση εξακολουθεί να προκαλεί διαμάχη μεταξύ των μελετητών. Έχουν προταθεί διάφορες υποθέσεις, περιλαμβανομένων Μεγιστοποιήστε την ποσότητα φωτός ότι κάθε χαρτί που λαμβάνετε ή Συσκευάστε τους σπόρους αποτελεσματικά. Αλλά τα ευρήματά μας υπογραμμίζουν πώς οι γνώσεις από απολιθώματα και φυτά όπως τα βρύα μπορούν να παρέχουν ζωτικές ενδείξεις για την εύρεση μιας απάντησης.

Sandy Hetheringtonφυτικός εξελικτικός βιολόγος, Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου Και Χόλι Αν ΤέρνερΥποψήφιος Διδάκτωρ Παλαιοβοτανικής, University College Cork

Αυτό το άρθρο έχει αναδημοσιευτεί από Συνομιλία Κάτω από την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το Το αρχικό άρθρο.