Существование растений можно проследить примерно до 470 миллионов лет назад. Они проявляются во множестве узоров, таких как расположение листьев, рост ветвей и симметрия цветов. Однако одна закономерность особенно озадачила ученых.
Спирали, известные как спирали Фибоначчи, представляют собой уникальный узор, часто встречающийся в природе и преимущественно у растений. Этот паттерн был назван в честь Леонардо Фибоначчи, итальянского математика, который ввел последовательность Фибоначчи в 13 веке.
Долгое время ученые придерживались мнения, что спирали Фибоначчи — это примитивный и хорошо сохранившийся признак растений. Тем не менее, недавнее исследование, опубликованное в журнале Наука оспаривает эту давнюю идею.
Полученные данные свидетельствуют о том, что расположение листьев в характерные спирали, распространенное сегодня в природе, не было характерно для самых древних наземных растений, впервые заселивших поверхность Земли.
Вместо этого у древних растений был обнаружен другой тип спирали. Это опровергает давнюю теорию эволюции спиралей листьев растений, указывающую на то, что они эволюционировали по двум отдельным эволюционным путям.
Будь то огромный водоворот урагана или замысловатые спирали ДНК двойная спираль, спирали распространены в природе, и большинство из них можно описать знаменитой математической последовательностью Фибоначчи; который составляет основу многих из самых эффективных и потрясающих узоров природы.
Спирали распространены у растений, причем спирали Фибоначчи составляют более 90% спиралей. Головки подсолнуха, сосновые шишки, ананасы и суккулентные комнатные растения имеют эти характерные спирали на лепестках, листьях или семенах.
Почему спирали Фибоначчи, также известные как секретный код природы, так распространены в растениях, веками ставило ученых в тупик, но их эволюционное происхождение в значительной степени упускалось из виду.
Основываясь на их широком распространении, долгое время предполагалось, что спирали Фибоначчи были древней особенностью, которая развилась в самых ранних наземных растениях и стала очень консервативной в растениях.
Теперь международная команда под руководством Эдинбургского университета, в которую входили Холли-Энн Тернер из Университетского колледжа Корка (UCC) и исследователи из Университета Мюнстера, Германия, и Northern Rogue Studios, Великобритания, опровергла эту теорию, открыв нефибоначчиевые спирали в ископаемое растение возрастом 407 миллионов лет.
«Плауновый мох Asteroxylon mackiei — один из самых ранних примеров растения с листьями в летописи окаменелостей. Используя эти реконструкции, мы смогли проследить отдельные спирали листьев вокруг стеблей этих ископаемых растений возрастом 407 миллионов лет. Наш анализ расположения листьев у Asteroxylon показывает, что очень ранние плауны развили спиральные узоры, отличные от Фибоначчи», — заявила Холли-Энн Тернер.
Используя методы цифровой реконструкции, исследователи создали первые 3D-модели листовых побегов ископаемого плауна Asteroxylon mackiei — члена самой ранней группы листовых растений.
Исключительно хорошо сохранившаяся окаменелость была найдена в известном месте окаменелостей Райни, шотландских осадочных отложениях недалеко от деревни Райни в Абердиншире.
Это место содержит свидетельства некоторых из самых ранних экосистем планеты — когда наземные растения впервые появились и постепенно начали покрывать каменистую поверхность Земли, делая ее пригодной для жизни.
Результаты показали, что листья и репродуктивные структуры Asteroxylon mackiei чаще всего располагались в виде спиралей, отличных от Фибоначчи, которые сегодня редко встречаются у растений.
Это трансформирует понимание учеными спиралей Фибоначчи в наземных растениях. Это указывает на то, что спирали не Фибоначчи были обычным явлением у древних косолапых и что эволюция листовых спиралей разошлась по двум отдельным путям.
У листьев древних плаунов была совершенно иная эволюционная история, чем у других основных групп современных растений, таких как папоротники, хвойные и цветковые растения.
Команда создала 3D-модель Asteroxylon mackiei, вымершего более 400 миллионов лет, в сотрудничестве с цифровым художником Мэттом Хампейджем, используя цифровую визуализацию и 3D-печать.
Первоначально исследование было опубликовано в журнале Наука в июне 2023.
