Istnienie roślin można prześledzić wstecz do około 470 milionów lat temu. Przejawiają się w wielu wzorach, takich jak układ ich liści, sposób, w jaki rosną ich gałęzie i symetria ich kwiatów. Jednak jeden wzór szczególnie wprawił naukowców w zakłopotanie.
Spirale znane jako spirale Fibonacciego to unikalny wzór często spotykany w przyrodzie, a przede wszystkim w roślinach. Wzór ten został nazwany na cześć Leonarda Fibonacciego, włoskiego matematyka, który wprowadził ciąg Fibonacciego w XIII wieku.
Przez długi czas naukowcy wierzyli, że spirale Fibonacciego są prymitywną i dobrze zachowaną cechą roślin. Niemniej jednak ostatnie badanie opublikowane w czasopiśmie Nauka kwestionuje ten długo utrzymywany pomysł.
Odkrycia wskazują, że ułożenie liści w charakterystyczne spirale, które są powszechne w dzisiejszej przyrodzie, nie było powszechne u najstarszych roślin lądowych, które jako pierwsze zasiedliły powierzchnię Ziemi.
Zamiast tego stwierdzono, że starożytne rośliny mają inny rodzaj spirali. To zaprzecza długo utrzymywanej teorii ewolucji spirali liści roślin, wskazując, że ewoluowały one dwiema odrębnymi ścieżkami ewolucyjnymi.
Niezależnie od tego, czy jest to rozległy wir huraganu, czy zawiłe spirale DNA podwójna helisa, spirale są powszechne w naturze i większość z nich można opisać za pomocą słynnego szeregu matematycznego ciągu Fibonacciego; który stanowi podstawę wielu najbardziej wydajnych i oszałamiających wzorów natury.
Spirale są powszechne w roślinach, a spirale Fibonacciego stanowią ponad 90% spiral. Słoneczniki, szyszki, ananasy i soczyste rośliny doniczkowe zawierają te charakterystyczne spirale w płatkach kwiatów, liściach lub nasionach.
Dlaczego spirale Fibonacciego, znane również jako tajny kod natury, są tak powszechne w roślinach, przez wieki wprawiało naukowców w zakłopotanie, ale ich ewolucyjne pochodzenie było w dużej mierze pomijane.
Opierając się na ich powszechnym rozmieszczeniu, od dawna zakładano, że spirale Fibonacciego były starożytną cechą, która wyewoluowała w najwcześniejszych roślinach lądowych i została wysoce konserwatywna w roślinach.
Teraz międzynarodowy zespół kierowany przez Uniwersytet w Edynburgu, w skład którego wchodzi Holly-Anne Turner z University College Cork (UCC) oraz naukowcy z University Münster w Niemczech i Northern Rogue Studios w Wielkiej Brytanii, obalił tę teorię, odkrywając spirale inne niż Fibonacciego w skamieniałość rośliny sprzed 407 milionów lat.
„Mech widłowy Asteroxylon mackiei jest jednym z najwcześniejszych przykładów rośliny z liśćmi w zapisie kopalnym. Korzystając z tych rekonstrukcji, byliśmy w stanie prześledzić poszczególne spirale liści wokół łodyg tych kopalnych roślin sprzed 407 milionów lat. Nasza analiza układu liści w Asteroxylonie pokazuje, że bardzo wczesne widłaki rozwinęły spiralne wzory inne niż Fibonacciego” – powiedziała Holly-Anne Turner.
Korzystając z cyfrowych technik rekonstrukcji, naukowcy stworzyli pierwsze trójwymiarowe modele pędów liściastych skamieniałego widłaka Asteroxylon mackiei – członka najwcześniejszej grupy roślin liściastych.
Wyjątkowo zachowana skamielina została znaleziona w słynnym miejscu skamieniałości Rhynie chert, szkockim złożu osadowym w pobliżu wioski Rhynie w Aberdeenshire.
Stanowisko zawiera dowody na istnienie niektórych z najwcześniejszych ekosystemów planety – kiedy to rośliny lądowe po raz pierwszy ewoluowały i stopniowo zaczęły pokrywać skalistą powierzchnię Ziemi, czyniąc ją nadającą się do zamieszkania.
Odkrycia ujawniły, że liście i struktury reprodukcyjne w Asteroxylon mackiei były najczęściej ułożone w spirale inne niż Fibonacciego, które są rzadkością w dzisiejszych roślinach.
Zmienia to wiedzę naukowców na temat spiral Fibonacciego w roślinach lądowych. Wskazuje to, że spirale inne niż Fibonacciego były powszechne u starożytnych mchów widłowych i że ewolucja spirali liści rozeszła się na dwie odrębne ścieżki.
Liście starożytnych mchów widłowych miały całkowicie odrębną historię ewolucyjną od innych głównych grup dzisiejszych roślin, takich jak paprocie, drzewa iglaste i rośliny kwitnące.
Zespół stworzył model 3D Asteroxylon mackiei, który wymarł od ponad 400 milionów lat, współpracując z artystą cyfrowym Mattem Humpagem, wykorzystując cyfrowy rendering i druk 3D.
Badanie zostało pierwotnie opublikowane w czasopiśmie Nauka w czerwcu 2023.
