إذا كانت عيناك قد انجذبت إلى ساق نبات ، أو نسيج الأناناس ، أو قشور كوز الصنوبر ، فقد رأيت دون قصد أمثلة مذهلة للأنماط الرياضية في الطبيعة.
ما يربط كل هذه السمات النباتية معًا هو السمة المشتركة المتمثلة في أنها تلتزم بالتسلسل العددي المعروف باسم الزهرات. متتالية فيبوناتشي.
يشار إليها باسم حلزونات فيبوناتشي من أجل البساطة ، هذه اللوالب شائعة جدًا في النباتات وأذهلت العلماء من ليوناردو دافنشي إلى تشارلز داروين.
يُعتقد أن انتشار حلزونات فيبوناتشي في النباتات اليوم هو تمثيل أقدم ميزة محفوظة وأفضلهايسبق المراحل الأولى من تطور النبات ويستمر في أشكالها الحالية.
ومع ذلك ، لدينا دراسة جديدة يتحدى هذا المنظور. قمنا بفحص الأزهار في الأوراق والأعضاء التناسلية لنبات متحجر عمره 407 ملايين عام.
والمثير للدهشة أننا اكتشفنا أنه ليست كل اللوالب التي لوحظت في هذا النوع بالذات قد اتبعت نفس المصير. اليوم ، هناك عدد قليل من النباتات لا تتبع نموذج فيبوناتشي.
ما هي حلزونات فيبوناتشي؟
تحدث اللفائف بشكل متكرر في الطبيعة ويمكن العثور عليها في أوراق النبات ، وأصداف الحيوانات ، وحتى في الحلزون المزدوج للحمض النووي الخاص بنا. في معظم الحالات ، ترتبط هذه الحلزونات بتسلسل فيبوناتشي – كل منها هو مجموع الرقمين قبلها (1 ، 1 ، 2 ، 3 ، 5 ، 8 ، 13 ، 21 وهكذا).
هذه الأنماط منتشرة بشكل خاص في النباتات ويمكن التعرف عليها حتى بالعين المجردة. إذا التقطت كوز الصنوبر ونظرت إلى القاعدة ، فسترى قشور خشبية تشكل حلزونات تؤدي إلى نقطة التعلق بالفرع.
أولاً ، يمكنك رؤية الملفات في اتجاه واحد فقط. لكن انظر عن كثب ويمكنك رؤية الملفات في اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة. الآن قم بحساب عدد المنعطفات في اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة ، وفي كل حالة ، سيكون عدد الدورات أعدادًا صحيحة في تسلسل فيبوناتشي.
هذه الحالة بالذات ليست حالة استثنائية. أ يذاكر في فحص 6000 كوز صنوبر ، تم العثور على حلزونات فيبوناتشي في 97 بالمائة من المخاريط التي تم فحصها.
لا توجد حلزونات فيبوناتشي فقط في مخاريط الصنوبر. وهي شائعة في الأعضاء النباتية الأخرى مثل الأوراق والزهور.
إذا نظرت إلى أطراف البراعم المورقة مثل شجرة ألغاز القرد ، فسترى أن الأوراق مرتبة في نمط حلزوني يبدأ من الحافة ويلتف تدريجيًا حول الجذع. أ يذاكر وجدت دراسة أجريت على 12000 حلزوني من أكثر من 650 نوعًا من النباتات أن حلزونات فيبوناتشي تحدث في 90 بالمائة من الحالات.
بسبب تواترها في الأنواع النباتية الحية ، كان يُعتقد منذ فترة طويلة أن حلزونات فيبوناتشي هي أقدم النباتات وأكثرها حفظًا. شرعنا في اختبار هذه الفرضية من خلال التحقيق في الحفريات النباتية المبكرة.
اللوالب غير فيبوناتشي في النباتات المبكرة
درسنا الأوراق والجهاز التناسلي في المجموعة الأولى من النباتات المعروفة بالأوراق المتطورة. نادي الطحالب.
على وجه الخصوص ، درسنا الحفريات النباتية من الجنس المنقرض Clapmos أستيروكسيلون ماكي. الحفريات التي درسناها موجودة الآن في مجموعات المتاحف في إنجلترا وألمانيا ، ولكن تم جمعها لأول مرة. Rainy Cert – موقع أحفوري في شمال اسكتلندا.
التقطنا صورًا لشرائح رقيقة من الحفريات ثم تصورنا هيكلها باستخدام تقنيات إعادة البناء الرقمية. أ. ماكيمقياس الأوراق والتمرير ثلاثي الأبعاد.
بناءً على هذا التحليل ، اكتشفنا أن بنية الأوراق متغيرة للغاية أ. ماكي. في الواقع ، اللوالب غير فيبوناتشي هي الترتيب الأكثر شيوعًا. إن اكتشاف حلزونات غير فيبوناتشي في مثل هذه الحفرية المبكرة أمر مثير للدهشة ، لأنها نادرة للغاية في الأنواع النباتية التي تعيش اليوم.
التاريخ التطوري الفريد
تغير هذه النتائج فهمنا لولبيات فيبوناتشي في النباتات الأرضية. يقترحون أن اللوالب غير فيبوناتشي بدائية في الطحلب ، مما يقلب الرأي القائل بأن جميع النباتات المورقة اتبعت نمط فيبوناتشي وبدأت في نمو الأوراق.
علاوة على ذلك ، فإنه يشير إلى أن تطور الأوراق ولوالب فيبوناتشي لها تاريخ تطوري مختلف عن مجموعات النباتات الأخرى التي تعيش اليوم ، مثل السرخس والصنوبريات والنباتات المزهرة. يقترح أن حلزونات فيبوناتشي ظهرت عدة مرات بشكل مستقل خلال تطور النبات.
يضيف هذا العمل قطعة أخرى إلى لغز سؤال تطوري أكبر – لماذا تعتبر حلزونات فيبوناتشي شائعة جدًا في النباتات اليوم؟
هذا السؤال يولد الجدل بين العلماء. تم اقتراح فرضيات مختلفة بما في ذلك زيادة كمية الضوء كل ورقة تحمل أو قم بتعبئة البذور بكفاءة. لكن النتائج التي توصلنا إليها توضح كيف أن الرؤى من الأحافير والنباتات مثل الطحلب قد توفر أدلة مهمة للإجابة.
ساندي هيذرينجتونعالم الأحياء التطوري للنبات ، جامعة ادنبرة و هولي آن تيرنرمرشح دكتوراه ، علم الحفريات ، كلية جامعة كورك
تم إعادة نشر هذه المقالة محادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. واصل القراءة المقالة الأصلية.