Спирали Фибоначчи: неожиданный поворот в эволюции растений

В своем новаторском исследовании ученые опровергли давние теории о происхождении спиралей Фибоначчи, одной из самых распространенных математических моделей природы. Вопреки традиционному мнению, что эти спирали являются консервативным признаком, возникшим у первых наземных обитателей Земли.

Спирали встречаются в природе в самых разных формах - от витков спирали ДНК до вихрей урагана. Самыми распространенными из них являются спирали Фибоначчи, названные в честь Леонардо Фибоначчи, итальянского математика, который сделал эту последовательность знаменитой. Последовательность Фибоначчи особенно распространена в растениях, на них приходится более 90 процентов всех спиралей, обнаруженных среди растений. На лепестках, листьях и семенах подсолнухов, буратин, ананасов и суккулентов можно увидеть спирали Фибоначчи.

Вездесущность этих спиралей в растениях, которые часто называют секретным кодом природы, интриговала ученых на протяжении веков. Несмотря на глубину изучения узоров, эволюционное происхождение этих спиралей до недавнего времени оставалось без внимания. Учитывая их широкое распространение, было принято считать, что спирали Фибоначчи возникли еще во времена появления наземных растений и хорошо сохранились в разных видах и во времени.

Оспаривая эту идею, группа исследователей под руководством Эдинбургского университета обнаружила доказательства наличия спиралей Фибоначчи в окаменелом растении, жившем примерно 407 миллионов лет назад. Команда использовала методы цифровой реконструкции для создания первых в истории 3D моделей листовых побегов ископаемого клубневого мха Asteroxylon mackiei - вида, принадлежащего к самой ранней группе листовых растений.

Окаменелости были получены из Rhynie chert, всемирно известного места окаменелостей в осадочных отложениях недалеко от Rhynie, деревни в Абердиншире, Шотландия. Это место хранит ценные сведения о самых ранних экосистемах планеты - эпохе, когда впервые появились наземные растения, постепенно покрывавшие каменистую поверхность Земли и в конце концов сделавшие ее пригодной для жизни.

Анализ показал, что листья и репродуктивные структуры Asteroxylon mackiei в основном следовали спиралям не Фибоначчи, что довольно редко встречается у современных растений. Это революционное открытие заставляет пересмотреть сложившееся представление о спиралях Фибоначчи у наземных растений, предполагая, что спирали не-Фибоначчи были обычным явлением у древних клубневых мхов. 

Исследование предполагает, что эволюционный путь спиралей листьев проходил по двум разным маршрутам, причем листья древних клубнелуковичных имели отличную эволюционную историю от других основных групп современных растений, таких как папоротники, хвойные и цветковые растения.

Для создания 3D-модели вымершего Asteroxylon mackiei команда сотрудничала с цифровым художником Мэттом Хампейджем, используя методы цифрового рендеринга и 3D-печати. Исследование, финансируемое UK Research and Innovation (UKRI), Королевским обществом и Немецким исследовательским фондом, было опубликовано в журнале Science.

Доктор Сэнди Хетерингтон, эволюционный палеобиолог из Эдинбургского университета и руководитель проекта, выразил восторг по поводу технологических достижений, которые сделали исследование возможным.