식물의 존재는 대략 470억 XNUMX천만년 전으로 거슬러 올라갑니다. 그들은 잎의 배열, 가지가 자라는 방식, 꽃의 대칭과 같은 다양한 패턴으로 나타납니다. 그러나 한 패턴은 특히 과학자들을 당혹스럽게 만들었습니다.
피보나치 나선으로 알려진 나선은 자연에서 그리고 주로 식물에서 자주 볼 수 있는 독특한 패턴입니다. 이 패턴은 13세기에 피보나치 수열을 도입한 이탈리아 수학자 레오나르도 피보나치의 이름을 따서 명명되었습니다.
오랫동안 과학자들은 피보나치 나선이 식물의 원시적이고 고도로 보존된 특성이라고 믿었습니다. 그럼에도 불구하고 최근 저널에 발표된 연구에 따르면 과학 이 오랜 생각에 이의를 제기합니다.
이번 연구 결과는 오늘날 자연에서 흔히 볼 수 있는 독특한 나선 모양의 잎 배열이 처음 지구 표면에 서식했던 가장 오래된 육상 식물에서는 흔하지 않다는 것을 나타냅니다.
대신, 고대 식물은 다른 유형의 나선을 가지고 있는 것으로 밝혀졌습니다. 이것은 식물 잎 나선의 진화에 대한 오랜 이론을 부정하며, 두 가지 별도의 진화 경로로 진화했음을 나타냅니다.
그것이 허리케인의 광대한 소용돌이이든지 아니면 지구의 복잡한 나선이든지 간에 DNA 이중 나선, 나선은 본질적으로 일반적이며 대부분은 유명한 수학 시리즈인 피보나치 수열로 설명할 수 있습니다. 자연의 가장 효율적이고 멋진 패턴의 기초를 형성합니다.
나선은 식물에서 흔하며 피보나치 나선이 나선의 90% 이상을 차지합니다. 해바라기 머리, 솔방울, 파인애플 및 다육 식물은 모두 꽃잎, 잎 또는 씨앗에 이러한 독특한 나선을 포함합니다.
자연의 비밀 코드로도 알려진 피보나치 나선이 식물에서 그렇게 흔한 이유는 과학자들을 수세기 동안 당혹스럽게 했지만 그 진화적 기원은 대체로 간과되어 왔습니다.
광범위한 분포를 기반으로 피보나치 나선은 초기 육상 식물에서 진화하고 식물에서 고도로 보존된 고대 기능이라고 오랫동안 가정되어 왔습니다.
이제 UCC(University College Cork) 홀리 앤 터너(Holly-Anne Turner)와 독일 뮌스터 대학교(University Münster), 영국 노던 로그 스튜디오(Northern Rogue Studios)의 연구원을 포함하여 에든버러 대학교가 이끄는 국제 팀이 비피보나치 나선의 발견으로 이 이론을 뒤집었습니다. 407억 XNUMX백만년 된 식물 화석.
“클럽모스 Asteroxylon mackiei는 화석 기록에 잎이 있는 식물의 가장 초기 사례 중 하나입니다. 이러한 재구성을 사용하여 우리는 407억 XNUMX백만 년 된 화석 식물의 줄기 주위에 있는 잎의 개별 나선을 추적할 수 있었습니다. Asteroxylon의 잎 배열에 대한 우리의 분석은 매우 초기의 클럽모스가 비피보나치 나선 패턴을 발달시켰다는 것을 보여줍니다.”라고 Holly-Anne Turner는 말했습니다.
연구원들은 디지털 재구성 기술을 사용하여 초기 잎이 많은 식물 그룹의 구성원인 클럽모스 화석 Asteroxylon mackiei에서 잎이 많은 새싹의 첫 번째 3D 모델을 제작했습니다.
예외적으로 보존된 화석은 Rhynie의 Aberdeenshire 마을 근처에 있는 스코틀랜드의 퇴적 퇴적물인 Rhynie chert라는 유명한 화석 유적지에서 발견되었습니다.
이 사이트에는 지구의 초기 생태계 중 일부에 대한 증거가 포함되어 있습니다. 육상 식물이 처음 진화하고 점차 지구의 암석 표면을 덮기 시작하여 생명체가 살 수 있게 되었습니다.
연구 결과는 Asteroxylon mackiei의 잎과 생식 구조가 오늘날 식물에서 보기 드문 비피보나치 나선으로 가장 일반적으로 배열되어 있음을 보여주었습니다.
이것은 육상 식물의 피보나치 나선에 대한 과학자들의 이해를 변화시킵니다. 그것은 피보나치 나선이 아닌 나선이 고대 클럽모스에서 흔했으며 잎 나선의 진화가 두 개의 개별 경로로 갈라졌음을 나타냅니다.
고대 클럽모스의 잎은 양치류, 침엽수, 현화식물과 같은 오늘날의 다른 주요 식물군과는 완전히 다른 진화의 역사를 가지고 있습니다.
팀은 디지털 아티스트 Matt Humpage와 함께 디지털 렌더링과 3D 프린팅을 사용하여 400억 년 이상 멸종된 Asteroxylon mackiei의 3D 모델을 만들었습니다.
이 연구는 원래 저널에 발표되었습니다. 과학 6 월 2023.
