4.07 億年前植物化石的 3D 模型重塑了我們對葉子進化的理解。這項研究還為在植物中觀察到的顯著模式提供了新的視角。
根據(jù)最近的研究，早期植物的葉子排列與許多當代植物的葉子排列不同，這挑戰(zhàn)了人們長期以來對自然界中觀察到的著名數(shù)學(xué)模式的起源的信念。結(jié)果表明，現(xiàn)在在自然界中看到的典型的螺旋葉片結(jié)構(gòu)在我們星球上首次出現(xiàn)的最早的陸生植物中并不普遍。
相反，人們發(fā)現(xiàn)古代植物具有另一種類型的螺旋。這否定了長期以來關(guān)于植物葉片螺旋進化的理論，表明它們沿著兩條不同的進化路徑進化。無論是颶風(fēng)的巨大漩渦，還是DNA雙螺旋的復(fù)雜螺旋，螺旋在自然界中都很常見，大多數(shù)都可以用著名的數(shù)學(xué)級數(shù)斐波那契數(shù)列來描述。
該數(shù)列以意大利數(shù)學(xué)家列奧納多·斐波那契的名字命名，構(gòu)成了許多自然界最有效、最令人驚嘆的模式的基礎(chǔ)。螺旋在植物中很常見，斐波那契螺旋占螺旋的 90% 以上。向日葵頭、松果、菠蘿和多汁室內(nèi)植物的花瓣、葉子或種子中都含有這些獨特的螺旋。
3D 打印的化石莖放置在活石松旁邊
3D 打印的化石莖放置在活的石松植物旁邊。圖片來源：桑迪·赫瑟林頓博士
為什么斐波那契螺旋線(也被稱為自然密碼)在植物中如此常見，幾個世紀以來一直困擾著科學(xué)家，但它們的進化起源卻在很大程度上被忽視了。
基于其廣泛分布，長期以來人們一直認為斐波那契螺旋是一種古老的特征，在最早的陸地植物中進化而來，并在植物中高度保守。然而，由愛丁堡大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個國際團隊在一塊4.07億年前的植物化石中發(fā)現(xiàn)了非斐波那契螺旋，推翻了這一理論。
研究人員利用數(shù)字重建技術(shù)，在石松石 Asteroxylon mackiei 中制作了第一個葉芽 3D 模型，Asteroxylon mackiei 是最早的葉類植物之一。
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