Förekomsten av växter kan spåras tillbaka till ungefär 470 miljoner år sedan. De visar sig i en mängd mönster, som layouten på deras blad, hur deras grenar växer och blommornas symmetri. Ett mönster har dock särskilt förbryllat forskarna.
Spiraler som kallas Fibonacci-spiraler är ett unikt mönster som ofta ses i naturen, och främst i växter. Detta mönster fick sitt namn efter Leonardo Fibonacci, en italiensk matematiker som introducerade Fibonacci-sekvensen under 13-talet.
Under lång tid har forskare haft tron att Fibonacci-spiraler är en primitiv och mycket bevarad egenskap hos växter. Icke desto mindre, en nyligen publicerad studie i tidskriften Vetenskap bestrider denna långvariga idé.
Fynden tyder på att arrangemanget av löv i distinkta spiraler, som är vanliga i naturen idag, inte var vanliga i de äldsta landväxter som först befolkade jordens yta.
Istället visade sig de gamla växterna ha en annan typ av spiral. Detta förnekar en långvarig teori om utvecklingen av växtbladsspiraler, vilket tyder på att de utvecklats längs två separata evolutionära vägar.
Oavsett om det är den stora virveln av en orkan eller de invecklade spiralerna av DNA- dubbelhelix, spiraler är vanliga i naturen och de flesta kan beskrivas av den berömda matematiska serien Fibonacci-sekvensen; som ligger till grund för många av naturens mest effektiva och fantastiska mönster.
Spiraler är vanliga i växter, med Fibonacci-spiraler som utgör över 90% av spiralerna. Solroshuvuden, kottar, ananas och saftiga krukväxter inkluderar alla dessa distinkta spiraler i sina blomblad, löv eller frön.
Varför Fibonacci-spiraler, även känd som naturens hemliga kod, är så vanliga i växter har förbryllat forskare i århundraden, men deras evolutionära ursprung har till stor del förbisetts.
Baserat på deras utbredda spridning har det länge antagits att Fibonacci-spiraler var en uråldrig egenskap som utvecklades i de tidigaste landväxterna och blev mycket konserverade i växter.
Nu har ett internationellt team ledd av University of Edinburgh inklusive University College Cork (UCC) Holly-Anne Turner och forskare vid University Münster, Tyskland och Northern Rogue Studios, Storbritannien, störtat denna teori med upptäckten av icke-Fibonacci-spiraler i ett 407 miljoner år gammalt växtfossil.
"Klubbmossan Asteroxylon mackiei är ett av de tidigaste exemplen på en växt med löv i fossilregistret. Med hjälp av dessa rekonstruktioner har vi kunnat spåra individuella spiraler av löv runt stjälkarna på dessa 407 miljoner år gamla fossila växter. Vår analys av bladarrangemanget i Asteroxylon visar att mycket tidiga klubbmossar utvecklade icke-Fibonacci-spiralmönster”, sa Holly-Anne Turner.
Med hjälp av digitala rekonstruktionstekniker producerade forskarna de första 3D-modellerna av lummiga skott i den fossila klubbmössan Asteroxylon mackiei – en medlem av den tidigaste gruppen av lummiga växter.
Det exceptionellt bevarade fossilet hittades på den berömda fossilplatsen Rhynie chert, en skotsk sedimentavlagring nära byn Rhynie i Aberdeenshire.
Platsen innehåller bevis på några av planetens tidigaste ekosystem – när landväxter först utvecklades och gradvis började täcka jordens steniga yta vilket gjorde den beboelig.
Fynden avslöjade att löv och reproduktiva strukturer i Asteroxylon mackiei oftast var arrangerade i icke-Fibonacci-spiraler som är sällsynta i växter idag.
Detta förändrar forskarnas förståelse för Fibonacci-spiraler i landväxter. Det indikerar att icke-Fibonacci-spiraler var vanliga i forntida klubbmossar och att utvecklingen av bladspiraler divergerade i två separata vägar.
Bladen på forntida klubbmossar hade en helt distinkt evolutionär historia från de andra stora växtgrupperna idag som ormbunkar, barrträd och blommande växter.
Teamet skapade 3D-modellen av Asteroxylon mackiei, som har varit utdöd i över 400 miljoner år, genom att arbeta med den digitala konstnären Matt Humpage, med hjälp av digital rendering och 3D-utskrift.
Studien publicerades ursprungligen i tidskriften Vetenskap på juni 2023.
