L'esistenza delle piante può essere fatta risalire a circa 470 milioni di anni fa. Si manifestano in una moltitudine di modelli, come la disposizione delle loro foglie, il modo in cui crescono i loro rami e la simmetria dei loro fiori. Tuttavia, un modello ha particolarmente perplesso gli scienziati.
Le spirali conosciute come spirali di Fibonacci sono un modello unico che si vede frequentemente in natura e prevalentemente nelle piante. Questo schema prende il nome da Leonardo Fibonacci, un matematico italiano che introdusse la sequenza di Fibonacci nel XIII secolo.
Per molto tempo, gli scienziati hanno creduto che le spirali di Fibonacci fossero un tratto primitivo e altamente conservato nelle piante. Tuttavia, un recente studio pubblicato sulla rivista Scienze contesta questa idea di lunga data.
I risultati indicano che la disposizione delle foglie in distintive spirali, oggi comuni in natura, non era comune nelle più antiche piante terrestri che per prime popolarono la superficie terrestre.
Si scoprì invece che le piante antiche avevano un altro tipo di spirale. Ciò nega una teoria di lunga data sull'evoluzione delle spirali delle foglie delle piante, indicando che si sono evolute lungo due percorsi evolutivi separati.
Che si tratti del vasto vortice di un uragano o delle intricate spirali del DNA doppia elica, le spirali sono comuni in natura e la maggior parte può essere descritta dalla famosa serie matematica della sequenza di Fibonacci; che costituisce la base di molti dei modelli più efficienti e sbalorditivi della natura.
Le spirali sono comuni nelle piante, con le spirali di Fibonacci che costituiscono oltre il 90% delle spirali. Teste di girasole, pigne, ananas e piante d'appartamento succulente includono tutte queste spirali distintive nei loro petali di fiori, foglie o semi.
Perché le spirali di Fibonacci, conosciute anche come il codice segreto della natura, sono così comuni nelle piante ha lasciato perplessi gli scienziati per secoli, ma la loro origine evolutiva è stata ampiamente trascurata.
Sulla base della loro ampia distribuzione si è a lungo ipotizzato che le spirali di Fibonacci fossero un'antica caratteristica che si è evoluta nelle prime piante terrestri e si è altamente conservata nelle piante.
Ora, un team internazionale guidato dall'Università di Edimburgo, tra cui Holly-Anne Turner dell'University College Cork (UCC) e ricercatori dell'Università di Münster, in Germania, e dei Northern Rogue Studios, nel Regno Unito, ha rovesciato questa teoria con la scoperta di spirali non di Fibonacci in un fossile vegetale di 407 milioni di anni.
“Il muschio del club Asteroxylon mackiei è uno dei primi esempi di una pianta con foglie nella documentazione fossile. Usando queste ricostruzioni siamo stati in grado di tracciare singole spirali di foglie attorno agli steli di queste piante fossili di 407 milioni di anni. La nostra analisi della disposizione delle foglie in Asteroxylon mostra che i muschi molto precoci sviluppavano modelli a spirale non di Fibonacci” ha dichiarato Holly-Anne Turner.
Utilizzando tecniche di ricostruzione digitale, i ricercatori hanno prodotto i primi modelli 3D di germogli frondosi nel muschio fossile Asteroxylon mackiei, un membro del primo gruppo di piante frondose.
Il fossile eccezionalmente conservato è stato trovato nel famoso sito fossile di Rhynie chert, un deposito sedimentario scozzese vicino al villaggio di Rhynie nell'Aberdeenshire.
Il sito contiene prove di alcuni dei primi ecosistemi del pianeta, quando le piante terrestri si sono evolute per la prima volta e gradualmente hanno iniziato a ricoprire la superficie rocciosa della Terra rendendola abitabile.
I risultati hanno rivelato che le foglie e le strutture riproduttive di Asteroxylon mackiei erano più comunemente disposte in spirali non di Fibonacci che oggi sono rare nelle piante.
Questo trasforma la comprensione degli scienziati delle spirali di Fibonacci nelle piante terrestri. Indica che le spirali non di Fibonacci erano comuni negli antichi muschi e che l'evoluzione delle spirali fogliari divergeva in due percorsi separati.
Le foglie degli antichi muschi hanno avuto una storia evolutiva completamente distinta dagli altri principali gruppi di piante odierne come felci, conifere e piante da fiore.
Il team ha creato il modello 3D di Asteroxylon mackiei, estinto da oltre 400 milioni di anni, lavorando con l'artista digitale Matt Humpage, utilizzando il rendering digitale e la stampa 3D.
Lo studio è stato originariamente pubblicato sulla rivista Scienze a giugno 2023.
