فسیل عجیب 400 میلیون ساله بازی را عوض کرد ، راز مارپیچ های فیبوناچی در طبیعت - تیم علمی

به گزارش خبرنگاران و به نقل از ساینس الرت، اگر تا به حال نظرتان به چیدمان برگ ها روی ساقه گیاه، بافت آناناس یا فلسهای درخت کاج جلب شده باشد، ناخودآگاه شاهد نمونه های درخشانی از الگوهای ریاضی در طبیعت بوده اید.

چیزی که همه این ویژگی های گیاه شناسی را به هم مرتبط می نماید، ویژگی مشترک آنها در مرتب شدن به صورت مارپیچی و مطابق دنباله ای عددی به نام دنباله فیبوناچی است. این مارپیچ ها که برای سادگی به آنها مارپیچ فیبوناچی می گویند، در گیاهان بسیار پرتکرار هستند و دانشمندان از لئوناردو داوینچی تا چارلز داروین را مجذوب خود نموده اند. اعتقاد بر این است که آن ها یک ویژگی باستانی و حفاظت شده را نشان می دهند، که قدمت آن به اولین مراحل تکامل گیاه برمی شود.

مطالعه نوی این دیدگاه را به چالش می کشد. محققان مارپیچ های موجود در برگ ها و ساختارهای زایشی یک گیاه فسیل شده با قدمت 407 میلیون سال را آنالیز کردند و به نتایج جالبی رسیدند. با کمال تعجب، آن ها متوجه شدند که تمام مارپیچ های مشاهده شده در این گونه خاص از این قانون پیروی نمی نمایند. امروزه تنها تعداد بسیار کمی از گیاهان از الگوی فیبوناچی پیروی نمی نمایند.

مارپیچ فیبوناچی چیست؟

مارپیچ ها اغلب در طبیعت رخ می دهند و می توانند در برگ های گیاهان، پوست حیوانات و حتی در مارپیچ دوگانه دی ان ای (DNA) ما دیده شوند. در بیشتر موارد، این مارپیچ ها به دنباله فیبوناچی مربوط می شوند: مجموعه ای از اعداد که هر کدام مجموع دو عدد قبل از خود است (1، 1، 2، 3، 5، 8، 13، 21 و غیره.)

این الگوها به ویژه در گیاهان شایع و حتی با چشم غیر مسلح نیز قابل تشخیص است. اگر یک میوه کاج را بردارید و به آن نگاه کنید، می توانید ببینید که فلس های چوبی مارپیچی هایی را تشکیل می دهند که به سمت نقطه اتصال با شاخه همگرا می شوند.

در ابتدا، ممکن است فقط مارپیچ ها را در یک جهت تشخیص دهید. اما اگر با دقت نگاه کنید، می توانید هر دو مارپیچ در جهت عقربه های ساعت و خلاف جهت عقربه های ساعت را ببینید. اکنون تعداد مارپیچ ها در جهت عقربه های ساعت و خلاف جهت عقربه های ساعت را بشمارید و تقریبا در هر موردی، تعداد مارپیچ ها اعداد صحیح در دنباله فیبوناچی خواهد بود.

این نمونه خاص یک مورد استثنایی نیست. در مطالعه ای 6000 مخروط کاج را مورد تجزیه و تحلیل نهاده شد و مارپیچ های فیبوناچی در 97 درصد از مخروط های آنالیز شده یافت شد.

مارپیچ های فیبوناچی فقط در مخروط های کاج یافت نمی شوند. آن ها در سایر اندام های گیاهی مانند برگ ها و گل ها رایج هستند. اگر به نوک یک شاخه برگی مانند درخت معمای میمون نگاه کنید، می بینید که برگ ها به صورت مارپیچی چیده شده اند. این ماریپیچ ها از نوک آغاز می شوند و به تدریج دور ساقه می پیچند. مطالعه ای روی 12000 مارپیچ در بیش از 650 گونه گیاهی نشان داد که مارپیچ های فیبوناچی در بیش از 90 درصد موارد رخ می دهد.

با توجه به فراوانی آن ها در گونه های گیاهی زنده، مدت ها تصور می شد که مارپیچ های فیبوناچی قدیمی بوده و در همه گیاهان از گذشته های دور حفظ شده است. این فرضیه ای در آزمایشی با فسیل های قدیمی گیاهان آنالیز شد.

مارپیچ های غیر فیبوناچی در گیاهان اولیه

محققان ترتیب برگ ها و ساختارهای تولیدمثلی را در اولین گروه از گیاهان که دارای برگ به نام خزه های کلاب، آنالیز کردند. آن ها به طور خاص، فسیل های گیاهی گونه های منقرض شده خزه های کلاب Asteroxylon mackiei را مطالعه کردند. فسیل هایی که مطالعه شد اکنون در مجموعه های موزه ای در بریتانیا و آلمان نگهداری می شوند، اما در اصل از Rhynie chert مکانی در شمال اسکاتلند جمع آوری شده اند.

آن ها تصاویری از برش های نازک فسیل گرفتند و سپس از تکنیک های بازسازی دیجیتالی برای تجسم چینش برگ ها به صورت سه بعدی و معین کمیت مارپیچ ها استفاده کردند. بر اساس این تجزیه و تحلیل، آن ها کشف کردند که آرایش برگ در این گیاه بسیار متغیر است. در واقع، مارپیچ های غیر فیبوناچی رایج ترین آرایش بودند. کشف مارپیچ های غیر فیبوناچی در چنین فسیل های اولیه ای شگفت انگیز است، زیرا امروزه در گونه های گیاهی زنده بسیار نادر هستند.

• رد پای 153 هزار ساله از انسان خردمند | اجداد ما از چه مسیرهایی عبور می کردند؟

این یافته ها درک ما را از مارپیچ های فیبوناچی در گیاهان زمینی تغییر می دهد. آنها پیشنهاد می نمایند خزه های کلاب باستانی دارای مارپیچ های غیر فیبوناچی بوده اند و این دیدگاه را که همه گیاهان برگ دار آغاز به رشد برگ هایی نموده اند که از الگوی فیبوناچی پیروی می نمایند، زیر سوال می برد. این بعلاوه قطعه دیگری را به پازل اضافه می نماید. اینکه چرا مارپیچ های فیبوناچی امروزه در گیاهان بسیار رایج هستند؟

این سوال همچنان باعث ایجاد بحث در بین دانشمندان خواهد بود. فرضیه های مختلفی از جمله به حداکثر رساندن مقدار نوری که هر برگ دریافت می نماید یا بسته بندی دانه ها به طور موثر ارائه شده است. یافته های نو نشان می دهد که چگونه فسیل ها و گیاهانی مانند خزه های کلاب ممکن است سرنخ های حیاتی برای یافتن پاسخ ارائه دهند.