Нові відкриття руйнують давні переконання про спіралі Фібоначчі

3D-модель скам’янілості рослини віком 407 мільйонів років змінила наше розуміння еволюції листя. Це дослідження також забезпечило новий погляд на захоплюючі моделі, що спостерігаються в рослинах.

Розташування листя ранніх рослин відрізняється від розташування багатьох сучасних рослин, що, згідно з останніми дослідженнями, кидає виклик поширеній думці про початок знаменитої математичної закономірності, яка спостерігається в природі. Результати показують, що типові спіральні конфігурації листя, які ми бачимо в природі зараз, не були поширеними у перших наземних рослин, які вперше з’явилися на нашій планеті.

Натомість у стародавніх рослин виявили інший вид равликів. Це заперечує старішу теорію про еволюцію рослинних листяних спіралей, припускаючи, що вони еволюціонували вздовж двох окремих еволюційних шляхів. Чи то величезний вир торнадо, чи складні спіралі торнадо ДНК Спіралі подвійної спіралі поширені в природі, і більшість із них можна описати відомою математичною послідовністю Фібоначчі.

Названа на честь італійського математика Леонардо Фібоначчі, ця послідовність є основою для багатьох найбільш ефективних і вражаючих закономірностей природи. Спіралі часто зустрічаються в рослинах, спіралі Фібоначчі складають понад 90% спіралей. Головки соняшника, шишки, ананаси та кімнатні сукуленти мають ці характерні спіралі в пелюстках квітів, листі чи насінні.

3D-друковані викопні стебла, розміщені поруч із живими лікофітами. кредит: д-р. Сенді Хетерінгтон

Чому спіралі Фібоначчі, також відомі як таємний код природи, так часто зустрічаються в рослинах, спантеличували вчених протягом століть, але їхнє еволюційне походження здебільшого ігнорувалося.

Виходячи з їх широкого розповсюдження, довгий час вважалося, що спіралі Фібоначчі були стародавньою особливістю, яка розвинулась у перших наземних рослинах і добре збереглася в рослинах. Однак міжнародна команда під керівництвом Единбурзького університету розвіяла цю теорію, виявивши спіралі, відмінні від Фібоначчі, у скам’янілій рослині віком 407 мільйонів років.

Використовуючи методи цифрової реконструкції, дослідники створили перші 3D-моделі листяних пагонів викопної водоростевої рослини. Астроксилон макі – Представник найдавнішої групи листяних рослин.

Виключно добре збережену скам’янілість було знайдено на знаменитому місці скам’янілостей Rhynie Chert, шотландському родовищі осадових відкладень поблизу села Rhynie в Абердинширі. Сайт містить докази деяких із найдавніших екосистем планети – коли наземні рослини вперше еволюціонували та поступово почали вкривати кам’янисту поверхню Землі, роблячи її придатною для життя.

Результати показали, що листки є репродуктивними структурами Астроксилон макіяк правило, були розташовані у спіралі, відмінні від Фібоначчі, і сьогодні рідко зустрічаються в рослинах.

Це змінює розуміння вченими спіралей Фібоначчі в наземних рослинах. Це свідчить про те, що спіралі, відмінні від Фібоначчі, були звичайними для стародавніх водоростей і що еволюція спіралей листя розділилася на два окремих шляхи. Стародавні листяні мохи мали еволюційну історію, яка дуже відрізнялася від еволюції інших основних груп сучасних рослин, таких як папороті, хвойні та квіткові рослини.

Спірально розташоване листя можна розпізнати на кінчику викопних пагонів Астроксилон макі. Викопний тонкий зріз номер GLAHM Kid 2554 у The Hunterian Collections, Університет Глазго. Авторство: фото Сенді Гетерінгтон. Номер зразка GLAHM Kid 2554 в The Hunterian Collections, University of Glasgow

Команда створила 3D-модель Астроксилон макіЯке вимерло більше 400 мільйонів років тому, працюючи з цифровим художником Меттом Хомбагом, використовуючи цифрову візуалізацію та 3D-друк.

У дослідженні також брали участь дослідники з Університетського коледжу Корка, Ірландія, Університету Мюнстера, Німеччина, і Northern Rouge Studios, Великобританія.

Доктор Сенді Хетерінгтон, палеонтолог-еволюціоніст і керівник проекту в Единбурзькому університеті, сказав: “Наша модель Asteroxylon makiei дозволяє нам вперше дослідити 3D-розташування листя. “Технологія 3D-друку рослини віком 407 мільйонів років Дійсно, наші знахідки дають новий погляд на еволюцію спіралей Фібоначчі в рослинах.

Холлі-Енн Тернер, яка працювала над проектом як студентка Единбурзького університету та перша авторка дослідження, сказала: «Рослина моху Астроксилон макі Це один із найдавніших зразків рослин із листям у літописі скам’янілостей. Використовуючи ці реконструкції, ми змогли простежити окремі спіралі листя навколо стебел цих викопних рослин віком 407 мільйонів років. Наш аналіз розташування листя в Asteroxylon показує, що дуже ранні водорості розвинули спіральні візерунки, відмінні від Фібоначчі.

Довідка: Холлі Енн Тернер, Метью Хомбаг, Ганс Кірп і Олександр Дж. «Листя та спороцисти розвивалися в рідкісних нефібоначчієвих спіралях у ранніх листкових рослинах». Гетерінгтон, 15 червня 2023 р. наук.
doi: 10.1126/science.adg4014

Дослідження фінансувалося Дослідженнями та інноваціями Великобританії (UKRI), Королівським товариством і Німецьким дослідницьким фондом.