古代植物葉子生長不遵循“黃金法則”

一塊有4億年歷史的化石表明，與大多數現代植物不同，一些最早的陸地植物的葉子沒有按照斐波那契數列的角度向外輻射。這一發現可能會迫使人們重新思考一個有百年歷史的葉類植物進化理論。6月15日，相關成果發表于《科學》。

大多數現代陸地植物的葉子呈螺旋狀生長，它們彼此之間的角度取決于著名的斐波那契數列得出的“黃金比例”，這是一組數字，每個數字都是前兩個數字的總和，如1、1、2、3、5等。從開花的洋薊到松果，如今91%以上的陸地植物都遵循這種模式。

“如果你仔細觀察，會發現很多熟悉的東西實際上有斐波那契螺旋的證據。”英國愛丁堡大學的Sandy Hetherington說。

為研究最早的陸地植物是否遵循同樣的規律，Hetherington和同事檢查了從蘇格蘭一個名為Rhynie Chert的沉積物中提取的化石。他們選擇了保存下來的最古老葉類物種之一的化石——生長于4億年前泥盆紀的石松Asteroxylon mackiei。

研究小組用數字技術將這些化石薄片分層，并進行了3D重建。模型揭示了A.mackiei葉片中各種各樣的漩渦和螺旋。

“我們進行這項調查時，假設會在那里找到斐波那契螺旋。”Hetherington說，“結果真的很令人震驚。”

這種不同尋常的結構表明，與許多植物學家之前的假設相反，葉類植物并不一定是按照斐波那契模式開始長葉子的。相反，在過去的數億年里，它們似乎已經進化成遵循這一規則。一些與A.mackiei有親緣關系的現代石松也沒有斐波那契螺旋，因此這種特性并沒有完全喪失。

英國私人科學咨詢公司Deodands的Jonathan Swinton說，由于其他種類的原始植物化石往往缺少莖或葉的關鍵部分，“研究這些玫瑰花形化石是一個非常好的主意”。他說，這一發現“為數學家和生物學家之間的互動提供了一個非常有趣的機會”。

研究人員仍然不知道為什么如此多的植物葉子遵循斐波那契螺旋原則，但一些人推測這是它們最大限度地增加照射到每片葉子上的陽光的方法。

相關論文信息：https://doi.org/10.1126/science.adg4014