Świat roślin zazwyczaj dość dobrze przestrzega pewnych zasad. Do tej pory sądzono, że ponieważ ciąg Fibonacciego jest obecny w strukturze tak wielu istniejących gatunków roślin, musiał wyewoluować w niektórych z najstarszych gatunków roślin. Badania przeprowadzone przez uczonych z Uniwersytetu Edynburskiego wskazują na coś zupełnie innego.
Czytaj też: By przetrwać ta roślina staje się mięsożercą. Już wiemy, co aktywuje tę przemianę
Odkrycia wskazują, że układ liści w charakterystyczne spirale, które są dziś powszechne w przyrodzie, nie były powszechne w najstarszych roślinach lądowych, które jako pierwsze pojawiły się na naszej planecie. Starożytne rośliny miały inny rodzaj spirali. Zaprzecza to długo utrzymywanej teorii na temat ewolucji spirali liści roślin, wskazując, że ewoluowały one dwiema odrębnymi ścieżkami ewolucyjnymi. Jak to możliwe? Wyniki opublikowano w czasopiśmie Science.
Rośliny lubią matematykę
Spirale są powszechne w przyrodzie, niezależnie od tego, czy mówimy o wirze huraganu, czy podwójnej helisie DNA. Większość z nich można opisać przy pomocy słynnego matematycznego ciągu Fibonacciego. Jego graficzną interpretacją jest tzw. złota spirala, która stanowi podstawę wielu najbardziej wydajnych i oszałamiających wzorów natury.
Czytaj też: Ta roślina nie wykorzystuje fotosyntezy. Skąd czerpie więc energię?
Dlaczego złote spirale, często nazywane tajnym kodem natury, są tak powszechne w roślinach, od wieków wprawiało naukowców w zakłopotanie. Przestrzegają one tak ściśle liczb Fibonacciego, ponieważ taki rozwój jest dla nich po prostu korzystny. To ułożenie pozwala w pełni wykorzystać dostępne światło, potrzebne im do przeprowadzenia fotosyntezy. “W takim układzie żaden liść nie nachodzi na poprzedni i tu pojawia się tzw. złoty kąt, którego wartość wynosi ok. 137,5° (jest on oczywiście również oparty na liczbach Fibonacciego). Każdy wyrastający z merystemu liść układa się właśnie pod złotym kątem w stosunku do poprzedniego” – czytamy na blogu Złota Matematyka.
Opierając się na ich powszechnym występowaniu, od dawna zakładano, że spirale Fibonacciego były starożytną cechą, która wyewoluowała w najwcześniejszych roślinach lądowych i została silnie zakorzeniona do dziś. Jednak naukowcy z Uniwersytetu Edynburskiego obalili tę teorię, odkrywając spirale inne niż Fibonacciego w skamieniałości roślinnej sprzed 407 mln lat.
Dzięki zastosowaniu technik rekonstrukcji cyfrowej, uczeni stworzyli modele 3D pędów liściastych Asteroxylon mackiei, członka najwcześniejszej grupy roślin liściastych. Okazuje się, że liście i struktury rozrodcze tej rośliny były ułożone w spirale inne niż Fibonacciego. Zmienia to nasze rozumienie praw natury i znaczenia ciągu liczbowego słynnego włoskiego matematyka. Liście starożytnych widłaków (mchów) przeszły zupełnie inną ewolucję niż główne grupy dzisiejszych roślin, takie jak paprocie, drzewa iglaste czy rośliny kwitnące.
Dr Sandy Hetherington, paleobiolog ewolucyjny z Uniwersytetu Edynburskiego i kierowniczka projektu, mówi:
Nasz model Asteroxylon mackiei pozwala nam po raz pierwszy zbadać układ liści w 3D. Technologia druku 3D skamieniałości roślinnych sprzed 407 milionów lat i trzymanie ich w dłoni jest naprawdę niesamowita. Nasze odkrycia dają nowe spojrzenie na ewolucję spirali Fibonacciego u roślin.
Naukowcy będą kontynuowali badania, by wykazać, czy inne rodzaje spirali niż Fibonacciego sprawdzały się lepiej, czy gorzej i jaki był klucz przy wyborze rośliny jednej ze strategii.