Le nuove scoperte mandano in frantumi le convinzioni di lunga data sulle spirali di Fibonacci

Un modello 3D di un fossile vegetale di 407 milioni di anni ha rimodellato la nostra comprensione dell’evoluzione delle foglie. Questo studio ha inoltre fornito nuove prospettive sugli affascinanti modelli osservati nelle piante.

Secondo studi recenti, la disposizione delle foglie delle prime piante differiva da quella di molte piante contemporanee, sfidando la credenza popolare sugli inizi del famoso modello matematico osservato in natura. I risultati indicano che le tipiche configurazioni a spirale delle foglie che vediamo oggi in natura non erano prevalenti nelle prime piante terrestri apparse per la prima volta sul nostro pianeta.

Invece, scoprì che le piante antiche avevano un altro tipo di lumaca. Ciò smentisce una vecchia teoria sull’evoluzione delle spirali delle foglie delle piante, suggerendo che si siano evolute lungo due percorsi evolutivi separati. Che si tratti del vasto vortice di un tornado o delle complesse spirali di un tornado DNA Le spirali a doppia elica sono comuni in natura e la maggior parte di esse può essere descritta dalla famosa serie matematica sequenza di Fibonacci.

Questa sequenza, che prende il nome dal matematico italiano Leonardo Fibonacci, costituisce la base per molti dei modelli più efficienti e impressionanti della natura. Le spirali sono comuni nelle piante, con le spirali di Fibonacci che costituiscono oltre il 90% delle spirali. Le teste di girasole, le pigne, gli ananas e le piante d’appartamento succulente hanno queste caratteristiche spirali nei petali, nelle foglie o nei semi dei fiori.

Steli fossili stampati in 3D posti accanto a piante di cocciniglia vive. Credito: Dott. Sandy Hetherington

Il motivo per cui le spirali di Fibonacci, note anche come codice segreto della natura, siano così comuni nelle piante, ha lasciato perplessi gli scienziati per secoli, ma la loro origine evolutiva è stata in gran parte trascurata.

Sulla base della loro ampia distribuzione, si è a lungo ipotizzato che le spirali di Fibonacci fossero una caratteristica antica che si è evoluta nelle prime piante terrestri e si è altamente conservata nelle piante. Tuttavia, un team internazionale guidato dall’Università di Edimburgo ha sfatato questa teoria con la scoperta di spirali non Fibonacci in un fossile vegetale di 407 milioni di anni.

Utilizzando tecniche di ricostruzione digitale, i ricercatori hanno prodotto i primi modelli 3D di gemme fogliari in una briofita fossile Astroxylon Maki – Un membro del gruppo più antico di piante a foglia.

Il fossile eccezionalmente ben conservato è stato trovato nel famoso sito fossile di Rhynie chert, un deposito sedimentario scozzese vicino al villaggio di Rhynie nell’Aberdeenshire. Il sito contiene prove di alcuni degli ecosistemi più antichi del pianeta, quando le piante terrestri si sono evolute per la prima volta e gradualmente hanno iniziato a coprire la superficie rocciosa della Terra, rendendola abitabile.

I risultati hanno mostrato che le foglie e le strutture riproduttive in Astroxylon Makierano comunemente disposti in spirali non di Fibonacci e oggi sono rari nelle piante.

Ciò cambia la comprensione degli scienziati delle spirali di Fibonacci nelle piante terrestri. Ciò suggerisce che le spirali non di Fibonacci erano comuni nelle alghe antiche e che l’evoluzione delle spirali fogliari divergeva in due percorsi separati. Gli antichi muschi fogliari avevano una storia evolutiva abbastanza distinta da quella di altri importanti gruppi di piante odierne come felci, conifere e piante da fiore.

Sulla punta dei germogli fossili si riconoscono le foglie disposte a spirale Astroxylon Maki. Sezione sottile fossile numero GLAHM Kid 2554 in The Hunterian Collections, Università di Glasgow. Credito: foto di Sandy Hetherington. Numero di campione GLAHM Kid 2554 in The Hunterian Collections, Università di Glasgow

Il team ha creato un modello 3D del Astroxylon MakiChe si estinse più di 400 milioni di anni fa, lavorando con l’artista digitale Matt Hombag, utilizzando il rendering digitale e la stampa 3D.

Lo studio ha coinvolto anche ricercatori dell’University College di Cork, Irlanda, dell’Università di Münster, Germania e dei Northern Rouge Studios, Regno Unito.

Il dottor Sandy Hetherington, paleobiologo evoluzionista e leader del progetto presso l’Università di Edimburgo, ha dichiarato: “Il nostro modello di Asteroxylon mackiei ci consente di esaminare per la prima volta la disposizione delle foglie in 3D.La tecnologia di stampa 3D di una pianta di 407 milioni di anni fa fossile e tenerlo in mano è incredibile. In effetti, i nostri risultati danno una nuova prospettiva sull’evoluzione delle spirali di Fibonacci nelle piante.

Holly-Anne Turner, che ha lavorato al progetto come studentessa universitaria presso l’Università di Edimburgo e prima autrice dello studio, ha dichiarato: “La pianta del muschio Astroxylon Maki È uno dei primi esempi di piante con foglie nella documentazione fossile. Usando queste ricostruzioni, siamo stati in grado di tracciare le singole spirali di foglie attorno agli steli di queste piante fossili di 407 milioni di anni. La nostra analisi della disposizione delle foglie in Asteroxylon mostra che le alghe più precoci sviluppavano modelli a spirale non di Fibonacci.

Riferimento: “Le foglie e le cisti di spore si evolvono in rare spirali non di Fibonacci nelle prime piante a foglia” di Holly Ann Turner, Matthew Homepage, Hans Kerb e Alexander J. Hetherington, 15 giugno 2023, disponibile qui. Scienze.
doi: 10.1126/science.adg4014

Lo studio è stato finanziato dalla United Kingdom Research and Innovation (UKRI), dalla Royal Society e dalla German Research Foundation.