Fibonacci spirallerini gösteren maymun bulmaca ağacının yaprakları. Kredi: Fotoğraf Dr. Sandy Hetherington tarafından çekilmiştir.
407 milyon yıllık bir bitki fosilinin 3 boyutlu modeli, yaprak evrimi anlayışımızı yeniden şekillendirdi. Bu çalışma aynı zamanda bitkilerde gözlemlenen dikkat çekici desenlere ilişkin yeni bakış açıları da sağlamıştır.
İlk bitki yaprak düzenlemeleri, pek çok çağdaş bitkidekilerden farklılık göstererek, geçmişte gözlemlenen ünlü bir matematiksel modelin başlangıcına dair uzun süredir devam eden inanca meydan okuyor. Son araştırmalara göre doğa. Sonuçlar, doğada görülen yaprakların tipik sarmal konfigürasyonlarının, gezegenimizde ilk kez ortaya çıkan en eski karasal bitkilerde yaygın olmadığını gösteriyor.
Bunun yerine, eski bitkilerin başka bir sarmal türüne sahip olduğu keşfedildi. Bu, bitki yaprak sarmallarının evrimi hakkında uzun süredir kabul gören teoriyi çürütüyor ve bunların iki ayrı evrimsel yoldan evrimleştiğini gösteriyor. İster bir kasırganın devasa girdabı, ister DNA çift sarmalının karmaşık spiralleri olsun, spiraller doğada yaygındır ve çoğu, ünlü matematik dizisi Fibonacci dizisi tarafından tanımlanabilir.
İtalyan matematikçinin adını almıştır. Leonardo Fibonacci’ye göre bu dizi, doğanın en verimli ve çarpıcı desenlerinin çoğunun temelini oluşturuyor. Spiraller bitkilerde yaygındır; Fibonacci spiralleri spirallerin %90’ından fazlasını oluşturur. Ayçiçeği başları, çam kozalakları, ananaslar ve etli ev bitkilerinin tümünün çiçek yaprakları, yaprakları veya tohumlarında bu ayırt edici spiraller bulunur.
3D baskılı fosil gövdeleri, yaşayan likofitlerin yanına yerleştirilir. Katkıda bulunan: Dr. Sandy Hetherington
Doğanın gizli kodu olarak da bilinen Fibonacci spirallerinin bitkilerde neden bu kadar yaygın olduğu bilim adamlarını yüzyıllar boyunca şaşırttı, ancak bunların evrimsel kökenleri büyük ölçüde göz ardı edildi.
{ 6}Yaygın dağılımlarına dayanarak, Fibonacci spirallerinin en eski kara bitkilerinde gelişen ve bitkilerde yüksek oranda korunan eski bir özellik olduğu uzun zamandır varsayılmıştır. Ancak Edinburgh Üniversitesi liderliğindeki uluslararası bir ekip, 407 milyon yıllık bir bitki fosilinde Fibonacci olmayan spirallerin keşfiyle bu teoriyi alt üst etti.
Araştırmacılar, dijital yeniden yapılandırma tekniklerini kullanarak ilkini ürettiler. Yapraklı bitkilerin en eski grubunun bir üyesi olan kulüp yosunu fosilindeki yapraklı sürgünlerin 3 boyutlu modelleri Asteroxylon mackiei – en eski yapraklı bitki grubunun bir üyesi.
Olağanüstü şekilde korunmuş fosil, Aberdeenshire yakınlarında bir İskoç tortul yatağı olan ünlü fosil alanı Rhynie chert’te bulundu. Rhynie köyü. Bu alan, gezegenin en eski ekosistemlerinden bazılarına (kara bitkilerinin ilk kez evrimleştiği ve yavaş yavaş dünyanın kayalık yüzeyini kaplayarak onu yaşanabilir hale getirmeye başladığı zamana) dair kanıtlar içeriyor.
Bulgular, Asteroxylon mackiei’deki yaprakların ve üreme yapılarının en çok ekosisteme sahip olduğunu ortaya çıkardı. Günümüzde bitkilerde nadir görülen, genellikle Fibonacci olmayan spiraller halinde düzenlenmiştir.
Bu, bilim adamlarının kara bitkilerindeki Fibonacci spiralleri hakkındaki anlayışını değiştirmektedir. Bu, Fibonacci olmayan spirallerin antik kulüp yosunlarında yaygın olduğunu ve yaprak spirallerinin evriminin iki ayrı yola ayrıldığını gösteriyor. Antik kulüp yosunlarının yaprakları, günümüzün eğrelti otları, kozalaklı ağaçlar ve çiçekli bitkiler gibi diğer büyük bitki gruplarından tamamen farklı bir evrimsel geçmişe sahipti.
Sarmal düzenlenmiş yapraklar, üst kısımda tanımlanabilir. Asteroxylon mackiei fosilinin uç kısmı. Glasgow Üniversitesi The Hunterian koleksiyonlarında bulunan ince kesit numarası GLAHM Kid 2554 olan fosil. Kredi: Sandy Hetherington tarafından çekilen fotoğraf. Örnek numarası GLAHM Kid 2554, The Hunterian, Glasgow Üniversitesi koleksiyonlarında
Ekip, dijital sanatçı Matt ile birlikte çalışarak nesli 400 milyon yıldan fazla süredir tükenen Asteroxylon mackiei’nin 3 boyutlu modelini oluşturdu Humpage, dijital oluşturma ve 3D baskıyı kullanıyor.
Çalışmaya ayrıca University College Cork, İrlanda, University Münster, Almanya ve Northern Rogue Studios, Birleşik Krallık’tan araştırmacılar da katıldı.
Dr Sandy Hetherington, Edinburgh Üniversitesi’nden evrimci paleobiyolog ve projenin lideri şunları söyledi: “Asteroxylon mackiei modelimiz, yaprak dizilişini ilk kez 3 boyutlu olarak incelememize olanak sağlıyor. 407 milyon yıllık bitki fosilini 3 boyutlu olarak basıp elinizde tutabilme teknolojisi gerçekten inanılmaz. Bulgularımız bitkilerdeki Fibonacci spirallerinin evrimine yeni bir bakış açısı kazandırıyor.”
Edinburgh Üniversitesi’nde lisans öğrencisi olarak projede çalışan ve çalışmanın ilk yazarı olan Holly-Anne Turner şunları söyledi: : “Clubmoss Asteroxylon mackiei, fosil kayıtlarında yapraklı bitkinin en eski örneklerinden biridir. Bu yeniden yapılandırmaları kullanarak, 407 milyon yıllık fosil bitkilerin gövdeleri etrafındaki bireysel yaprak sarmallarını takip edebildik. Asteroxylon’daki yaprak düzenine ilişkin analizimiz, çok erken dönem kulüp yosunlarının Fibonacci olmayan spiral desenler geliştirdiğini gösteriyor.”
Referans: “İlk yapraklı bitkilerde nadir Fibonacci olmayan spirallerde yapraklar ve sporangia gelişti”, Holly-Anne Turner, Matthew Humpage, Hans Kerp ve Alexander J. Hetherington, 15 Haziran 2023, Science.
DOI: 10.1126/science.adg4014
Çalışma, UK Research and Innovation (UKRI) tarafından finanse edildi ), Kraliyet Cemiyeti ve Alman Araştırma Vakfı.