Niezwykły układ liści w skamieniałej roślinie sprzed 407 milionów lat komplikuje naukowcom zrozumienie ewolucji roślin.

Większość żyjących obecnie roślin lądowych ma spiralne wzory obejmujące słynną sekwencję liczb Fibonacciego. Ponieważ spirale są tak powszechne, naukowcy sądzili, że wzory musiały ewoluować w niektórych z najwcześniejszych roślin lądowych. Ale liście starożytnej rośliny, członka jednej z pierwszych grup roślin, o których wiadomo, że rozwinęły liście, były ułożone w spirale, których nie można opisać liczbami Fibonacciego, podają naukowcy w 16 czerwca Nauka.

Badanie „pomaga nam zrozumieć, w jaki sposób [the] wytworzyła się różnorodność roślin”, mówi botanik Barbara Ambrose, dyrektor badań laboratoryjnych w New York Botanical Garden w Nowym Jorku, która nie była zaangażowana w badania.

W ciągu Fibonacciego każda liczba jest sumą dwóch poprzednich: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13 i tak dalej. Przykłady spirali w roślinach, które obejmują liczby Fibonacciego, można zobaczyć w układzie liści niektórych sukulentów, przylistkach szyszki i nasion słonecznika, wśród wielu innych roślin (Numer seryjny: 27.08.02).

W roślinach ze spiralnymi wzorami liści wszystkie liście można opisać za pomocą zestawu zakrzywionych linii, które spiralnie wychodzą od środka zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a także za pomocą zestawu zakrzywionych linii, które skręcają się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Jeśli liczby krzywych zgodnych z ruchem wskazówek zegara i przeciwnych do ruchu wskazówek zegara są obiema liczbami znajdującymi się w ciągu Fibonacciego, nazywa się to spiralą Fibonacciego.

Naukowcy nie są pewni, dlaczego większość współczesnych roślin stosuje spiralę Fibonacciego, ale może to pomóc zmaksymalizować przestrzeń między liśćmi lub innymi częściami rośliny (Numer seryjny: 21.07.07). Wzory mogą również wynikać z dystrybucji auksyn, rodzaju roślinnego hormonu wzrostu.

W nowym badaniu Sandy Hetherington, paleobotanik z Uniwersytetu w Edynburgu, wraz ze współpracownikami badała skamieniałości wymarłych Asteroxylon mackieiczłonek grupy roślin zwanych widłakami, która obejmuje również współczesne mchy maczugowe.

Skamieliny zostały pozyskane z Rhynie chert, liczącego około 400 milionów lat złoża skał osadowych w Aberdeenshire w Szkocji, który zawiera wyjątkowo dobrze zachowane skamieniałości niektórych z pierwszych roślin lądowych. W 1969 roku naukowcy zebrali setki przekrojów poprzecznych A. mackiei skamieniałości i otaczającą skałę. Zespół Hetheringtona cyfrowo zrekonstruował przekroje poprzeczne w trójwymiarowe reprezentacje oryginalnych roślin.

Dwie z czterech zrekonstruowanych roślin wykazywały spiralne układy liści inne niż Fibonacciego. Obie rośliny miały osiem spiral przeciwnie do ruchu wskazówek zegara (liczba Fibonacciego). Ale jedna miała siedem spiral zgodnych z ruchem wskazówek zegara, a druga dziewięć, z których żadna nie jest liczbą Fibonacciego.

Liście na pozostałych dwóch roślinach w ogóle nie rosły spiralnie — zamiast tego rosły w serii pierścieni ułożonych wzdłuż łodygi.

„Biorąc pod uwagę rozpowszechnienie spiral Fibonacciego dzisiaj i późniejszych zapisów kopalnych roślin, zdecydowanie spodziewaliśmy się spirali Fibonacciego” – mówi współautorka badań Holly-Anne Turner, paleontolog obecnie z University College Cork w Irlandii. The A. mackiei skamieniałości są starsze niż następne najwcześniejsze skamieniałości widłaków, które pokazują spiralę inną niż Fibonacciego o prawie 50 milionów lat.

Liście widłaków ewoluowały niezależnie od liści innych typów roślin, ale niektóre współczesne widłaki wykazują spiralę Fibonacciego. Sugeruje to, że spiralne wzory mogły ewoluować oddzielnie w różnych liniach roślin, mówi Peter Crane, botanik i prezes Fundacji Oak Spring Garden w Upperville w Wirginii, który nie był zaangażowany w badania.

A. mackiei to tylko jeden gatunek, zauważa Ambrose. Chociaż zapis kopalny jest niejednolity, rekonstrukcja innych wczesnych roślin może dostarczyć więcej wskazówek na temat ewolucji tych spiral w naturze.

Nowa technologia komputerowa oznacza również, że warto ponownie przyjrzeć się skamielinom, które zostały przeanalizowane ręcznie kilkadziesiąt lat temu, mówi Turner. Dzięki ilości informacji i szczegółów, które można zebrać z symulacji komputerowych, „można znaleźć coś naprawdę wspaniałego”.