Окаменелость возрастом 400 миллионов лет переворачивает наше понимание природных спиралей Фибоначчи: ScienceAlert

Если ваши глаза когда-либо привлекали расположение листьев на стебле растения, текстуру ананаса или шелуху сосновой шишки, вы случайно стали свидетелями прекрасных примеров математических закономерностей в природе.

Что связывает все эти особенности растений вместе, так это то, что они расположены по спирали, придерживаясь числовой последовательности, называемой Последовательность Фибоначчи.

Называемые для простоты спиралями Фибоначчи, эти спирали повсеместно встречаются в растениях и восхищали ученых от Леонардо да Винчи до Чарльза Дарвина.

Это распространенность спиралей Фибоначчи в растениях сегодня, и считается, что они представляют Очень старая и зарезервированная функциявосходящая к самым ранним стадиям развития растений и продолжающаяся в современных формах.

Однако у нас есть Новое исследование оспаривает эту точку зрения. Мы исследовали спирали в листьях и репродуктивную структуру окаменелого растения возрастом 407 миллионов лет.

Удивительно, но мы обнаружили, что не все спирали, наблюдаемые у этого конкретного вида, следовали одному и тому же правилу. Сегодня очень немногие растения не следуют модели Фибоначчи.

Что такое спирали Фибоначчи?

Спирали часто встречаются в природе, их можно увидеть в листьях растений, панцирях животных и даже в двойной спирали нашей ДНК. В большинстве случаев эти спирали связаны с последовательностью Фибоначчи — набором чисел, где каждое является суммой двух предшествующих ему чисел (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21 и так далее).

Эти узоры особенно распространены у растений и могут быть идентифицированы невооруженным глазом. Если взять сосновую шишку и посмотреть на основание, то можно увидеть одревесневшие чешуи, образующие спирали, которые сужаются к месту прикрепления к ветке.

Сначала вы можете заметить спирали только в одном направлении. Но присмотритесь, и вы увидите обе спирали по часовой и против часовой стрелки. Теперь посчитайте количество спиралей по часовой и против часовой стрелки, и почти в каждом случае количество спиралей будет целым числом в последовательности Фибоначчи.

Этот частный случай не является исключительным случаем. в Стади который проанализировал 6000 сосновых шишек, спирали Фибоначчи были обнаружены в 97 процентах исследованных шишек.

Спирали Фибоначчи существуют не только в сосновых шишках. Они распространены в других органах растений, таких как листья и цветы.

Если вы посмотрите на кончик лиственного листа, такого как у обезьяньего дерева-головоломки, вы увидите, что листья расположены по спирали, начиная с кончика и постепенно обвивая стебель. а Стади Было обнаружено, что из 12 000 спиралей из более чем 650 видов растений спирали Фибоначчи встречаются более чем в 90 процентах случаев.

Из-за того, что они часто встречаются у живых видов растений, долгое время считалось, что спирали Фибоначчи были древними и хорошо сохранились во всех растениях. Мы решили проверить эту гипотезу, исследуя ранние окаменелости растений.

Спирали не Фибоначчи в ранних растениях

Мы исследовали листорасположение и репродукцию у первой группы растений, о которых известно, что у них развиты листья, называемых Клуб водорослей.

В частности, мы изучили окаменелости растений вымерших видов водорослей. Астроксилон маки. Изученные нами окаменелости сейчас находятся в музейных коллекциях Великобритании и Германии, но первоначально были собраны из Рейни Черт Окаменелости на севере Шотландии.

Мы сфотографировали тонкие срезы окаменелостей, а затем использовали методы цифровой реконструкции, чтобы визуализировать их расположение. а. МакиЛистья в 3D и определить улиток.

Основываясь на этом анализе, мы обнаружили, что расположение листьев сильно варьирует в а. Маки. Фактически, спирали не Фибоначчи были наиболее распространенным расположением. Обнаружение нефибоначчиевых спиралей в таких ранних окаменелостях удивительно, потому что они так редко встречаются у современных видов растений.

Отличительная эволюционная история

Эти открытия меняют наше понимание спиралей Фибоначчи у наземных растений. Они предполагают, что спирали нефибоначчи были древними во мхах, опровергая представление о том, что все листовые растения начали выращивать листья, которые следуют схеме Фибоначчи.

Кроме того, это указывает на то, что эволюция листьев и спиралей Фибоначчи у плаунов имела эволюционную историю, отличную от других групп растений, живущих сегодня, таких как папоротники, хвойные и цветковые растения. Предполагается, что спирали Фибоначчи появлялись отдельно несколько раз в ходе эволюции растений.

Работа также добавляет еще одну часть к головоломке основного эволюционного вопроса — почему спирали Фибоначчи так распространены в растениях сегодня?

Этот вопрос до сих пор вызывает споры среди ученых. Выдвигались различные гипотезы, в т.ч. Максимальное количество света что каждая статья, которую вы получаете или Эффективно упакуйте семена. Но наши результаты подчеркивают, как информация об окаменелостях и растениях, таких как водоросли, может дать жизненно важные подсказки в поиске ответа.

Сэнди Хетерингтонбиолог-эволюционист растений, Эдинбургский университет И Холли Энн Тернеркандидат биологических наук, палеонтология, Университетский колледж Корка

Эта статья была переиздана с Беседа Под лицензией Creative Commons. Читать Оригинальная статья.