Fóssil de 400 milhões de anos derruba nossa compreensão das espirais de Fibonacci da natureza: ScienceAlert

Se seus olhos já foram atraídos para o arranjo das folhas no caule de uma planta, a textura de um abacaxi ou a casca de uma pinha, você inadvertidamente testemunhou bons exemplos de padrões matemáticos na natureza.

O que une todas essas características da planta é sua característica comum de serem arranjadas em espirais aderindo a uma sequência numérica chamada sequência de Fibonacci.

Chamadas de espirais de Fibonacci para simplificar, essas espirais são onipresentes nas plantas e fascinaram cientistas de Leonardo da Vinci a Charles Darwin.

Esta é a prevalência de espirais de Fibonacci nas plantas hoje e acredita-se que represente Um recurso muito antigo e reservadoque remonta aos primeiros estágios de desenvolvimento da planta e continua em suas formas atuais.

No entanto, temos Novo estudo desafia esse ponto de vista. Examinamos as espirais nas folhas e a estrutura reprodutiva de uma planta fossilizada que data de 407 milhões de anos.

Surpreendentemente, descobrimos que nem todas as espirais observadas nesta espécie em particular seguiram a mesma regra. Hoje, muito poucas plantas não seguem o padrão de Fibonacci.

O que são espirais de Fibonacci?

As espirais ocorrem com frequência na natureza e podem ser vistas nas folhas das plantas, nas cascas dos animais e até na dupla hélice do nosso DNA. Na maioria dos casos, essas espirais estão associadas à sequência de Fibonacci – um conjunto de números em que cada um é a soma dos dois números que o precedem (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21 e assim por diante).

Esses padrões são particularmente prevalentes em plantas e podem ser identificados a olho nu. Se você pegar uma pinha e olhar para a base, poderá ver as escamas lenhosas formando espirais que convergem para o ponto de fixação no galho.

A princípio, você só consegue identificar espirais em uma direção. Mas olhe de perto e você pode ver ambas as espirais no sentido horário e anti-horário. Agora conte o número de espirais no sentido horário e anti-horário e, em quase todos os casos, o número de espirais será inteiro na sequência de Fibonacci.

Este caso particular não é um caso excepcional. em Stady que analisou 6.000 pinhas, espirais de Fibonacci foram encontradas em 97 por cento dos cones examinados.

As espirais de Fibonacci não existem apenas em pinhas. Eles são comuns em outros órgãos da planta, como folhas e flores.

Se você olhar para a ponta de uma folha frondosa, como a de uma árvore de quebra-cabeça de macaco, verá que as folhas estão dispostas em espirais começando na ponta e gradualmente contornando o caule. a Stady Das 12.000 espirais de mais de 650 espécies de plantas, as espirais de Fibonacci ocorreram em mais de 90% dos casos.

Por causa de sua frequência em espécies de plantas vivas, há muito se acredita que as espirais de Fibonacci eram antigas e altamente conservadas em todas as plantas. Decidimos testar essa hipótese investigando fósseis de plantas primitivas.

Espirais não-Fibonacci em plantas primitivas

Examinamos o arranjo foliar e a reprodução no primeiro grupo de plantas conhecido por desenvolver folhas, chamado clube de algas.

Especificamente, estudamos os fósseis vegetais de espécies extintas de algas Astroxylon Maki. Os fósseis que estudamos estão agora em coleções de museus no Reino Unido e na Alemanha, mas foram originalmente coletados em Rainey Chert Sítio fóssil no norte da Escócia.

Tiramos fotos de fatias finas dos fósseis e usamos técnicas de reconstrução digital para visualizar um arranjo a. MakyiFolhas em 3D e identifica caracóis.

Com base nessa análise, descobrimos que o arranjo foliar era altamente variável em a. Makyi. Na verdade, as espirais não Fibonacci eram o arranjo mais comum. A descoberta de espirais não-Fibonacci em fósseis tão antigos é surpreendente porque são muito raras nas espécies de plantas que vivem hoje.

História evolutiva distinta

Essas descobertas mudam nossa compreensão das espirais de Fibonacci em plantas terrestres. Eles sugerem que espirais não-Fibonacci eram antigas em musgos, derrubando a visão de que todas as plantas folhosas começaram a crescer folhas que seguem o padrão de Fibonacci.

Além disso, indica que a evolução das folhas e espirais de Fibonacci em musgos tinha uma história evolutiva distinta de outros grupos de plantas que vivem hoje, como samambaias, coníferas e plantas com flores. Sugere-se que as espirais de Fibonacci apareceram separadamente várias vezes durante a evolução das plantas.

O trabalho também acrescenta outra peça ao quebra-cabeça de uma importante questão evolutiva – por que as espirais de Fibonacci são tão comuns nas plantas hoje?

Essa questão ainda causa polêmica entre os estudiosos. Várias hipóteses foram propostas, incluindo Maximize a quantidade de luz que cada papel que você recebe ou Embale as sementes de forma eficiente. Mas nossas descobertas destacam como as percepções de fósseis e plantas, como algas, podem fornecer pistas vitais para encontrar uma resposta.

Sandy Hetheringtonbiólogo evolucionário de plantas, Universidade de Edimburgo E Holly Ann TurnerDoutorando, Paleontologia, University College Cork

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