Die Existenz von Pflanzen lässt sich bis vor etwa 470 Millionen Jahren zurückverfolgen. Sie manifestieren sich in einer Vielzahl von Mustern, wie etwa der Anordnung ihrer Blätter, der Art und Weise, wie ihre Zweige wachsen, und der Symmetrie ihrer Blüten. Ein Muster hat die Wissenschaftler jedoch besonders verwirrt.
Spiralen, die als Fibonacci-Spiralen bekannt sind, sind ein einzigartiges Muster, das häufig in der Natur und vor allem bei Pflanzen vorkommt. Dieses Muster wurde nach Leonardo Fibonacci benannt, einem italienischen Mathematiker, der im 13. Jahrhundert die Fibonacci-Folge einführte.
Lange Zeit waren Wissenschaftler davon überzeugt, dass Fibonacci-Spiralen ein primitives und hochkonserviertes Merkmal von Pflanzen seien. Dennoch wurde eine aktuelle Studie in der Zeitschrift veröffentlicht Forschung bestreitet diese lange gehegte Idee.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Anordnung der Blätter in charakteristischen Spiralen, die heute in der Natur üblich ist, bei den ältesten Landpflanzen, die zuerst die Erdoberfläche besiedelten, nicht üblich war.
Stattdessen wurde festgestellt, dass die alten Pflanzen eine andere Art von Spirale hatten. Dies widerlegt eine seit langem vertretene Theorie über die Entwicklung pflanzlicher Blattspiralen, die darauf hindeutet, dass sie sich auf zwei getrennten Evolutionspfaden entwickelt haben.
Ob es sich um den riesigen Wirbel eines Hurrikans oder die komplizierten Spiralen des Hurrikans handelt DNA Doppelhelix-Spiralen kommen in der Natur häufig vor und die meisten können durch die berühmte mathematische Reihe, die Fibonacci-Folge, beschrieben werden. Dies bildet die Grundlage für viele der effizientesten und beeindruckendsten Muster der Natur.
Spiralen sind in Pflanzen weit verbreitet, wobei Fibonacci-Spiralen über 90 % der Spiralen ausmachen. Sonnenblumenköpfe, Tannenzapfen, Ananas und saftige Zimmerpflanzen weisen alle diese charakteristischen Spiralen in ihren Blütenblättern, Blättern oder Samen auf.
Warum Fibonacci-Spiralen, auch als Geheimcode der Natur bekannt, in Pflanzen so häufig vorkommen, beschäftigt Wissenschaftler seit Jahrhunderten, ihr evolutionärer Ursprung wurde jedoch weitgehend übersehen.
Aufgrund ihrer weiten Verbreitung wurde lange angenommen, dass Fibonacci-Spiralen ein uraltes Merkmal waren, das sich in den frühesten Landpflanzen entwickelte und in Pflanzen stark konserviert wurde.
Nun hat ein internationales Team unter der Leitung der Universität Edinburgh, zu dem Holly-Anne Turner vom University College Cork (UCC) und Forscher der Universität Münster (Deutschland) und der Northern Rogue Studios (Großbritannien) gehören, diese Theorie mit der Entdeckung von Nicht-Fibonacci-Spiralen widerlegt ein 407 Millionen Jahre altes Pflanzenfossil.
„Das Bärenmoos Asteroxylon mackiei ist eines der frühesten Beispiele einer Pflanze mit Blättern im Fossilienbestand. Mithilfe dieser Rekonstruktionen konnten wir einzelne Blattspiralen um die Stängel dieser 407 Millionen Jahre alten fossilen Pflanzen verfolgen. „Unsere Analyse der Blattanordnung in Asteroxylon zeigt, dass sehr frühe Bärlauchmuster Nicht-Fibonacci-Spiralmuster entwickelten“, erklärte Holly-Anne Turner.
Mithilfe digitaler Rekonstruktionstechniken erstellten die Forscher die ersten 3D-Modelle von Blatttrieben des fossilen Bärlauchs Asteroxylon mackiei – einem Mitglied der frühesten Gruppe von Blattpflanzen.
Das außergewöhnlich erhaltene Fossil wurde in der berühmten Fossilfundstelle Rhynie Chert gefunden, einer schottischen Sedimentablagerung in der Nähe des Dorfes Rhynie in Aberdeenshire.
Die Stätte enthält Zeugnisse einiger der frühesten Ökosysteme des Planeten – als sich erstmals Landpflanzen entwickelten und nach und nach begannen, die felsige Oberfläche der Erde zu bedecken und sie bewohnbar zu machen.
Die Ergebnisse zeigten, dass Blätter und Fortpflanzungsstrukturen bei Asteroxylon mackiei am häufigsten in Nicht-Fibonacci-Spiralen angeordnet waren, was bei Pflanzen heutzutage selten ist.
Dies verändert das Verständnis der Wissenschaftler über Fibonacci-Spiralen in Landpflanzen. Dies weist darauf hin, dass Nicht-Fibonacci-Spiralen in alten Bärlaucharten häufig vorkamen und dass die Entwicklung der Blattspiralen in zwei getrennte Wege verlief.
Die Blätter der alten Bärenmoose hatten eine völlig andere Evolutionsgeschichte als die anderen großen heutigen Pflanzengruppen wie Farne, Nadelbäume und Blütenpflanzen.
Das Team erstellte in Zusammenarbeit mit dem Digitalkünstler Matt Humpage mithilfe von digitalem Rendering und 3D-Druck das 400D-Modell von Asteroxylon mackiei, das seit über 3 Millionen Jahren ausgestorben ist.
Die Studie wurde ursprünglich in der Zeitschrift veröffentlicht Forschung am Juni 2023.
