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化石研究挑戰(zhàn)了長期以來關(guān)于自然界中發(fā)現(xiàn)的斐波那契螺旋線的理論
發(fā)帖時(shí)間：2025-12-10 07:11:00
Asteroxylon mackiei化石的重建。資料來源：馬特·亨佩奇，研究北方流氓工作室
（神秘的挑戰(zhàn)地球uux.cn）據(jù)科克大學(xué)學(xué)院：一個(gè)4.07億年前植物化石的3D模型顛覆了關(guān)于葉子進(jìn)化的想法。這項(xiàng)研究也讓人們對(duì)植物中發(fā)現(xiàn)的長期壯觀圖案有了新的認(rèn)識(shí)。
發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的關(guān)于這項(xiàng)研究推翻了長期以來圍繞自然界一個(gè)著名模式的理論。科克大學(xué)(UCC)的界中古生物學(xué)博士生Holly-Anne Turner是這項(xiàng)研究的第一作者，在愛丁堡大學(xué)擔(dān)任本科生和研究助理時(shí)進(jìn)行了這項(xiàng)研究。發(fā)現(xiàn)
這些發(fā)現(xiàn)表明，斐的理葉子排列成獨(dú)特的波那螺旋形，這在今天的契螺自然界中很常見，但在最早居住在地球表面的旋線最古老的陸地植物中并不常見。
相反，化石古代植物被發(fā)現(xiàn)有另一種類型的研究螺旋。這否定了長期以來關(guān)于植物葉片螺旋進(jìn)化的挑戰(zhàn)理論，表明它們沿著兩條獨(dú)立的長期進(jìn)化路徑進(jìn)化。
無論是颶風(fēng)的巨大漩渦還是DNA雙螺旋的復(fù)雜螺旋，螺旋在自然界都很常見，大多數(shù)都可以用著名的數(shù)學(xué)數(shù)列斐波納契數(shù)列來描述。
這個(gè)序列以意大利數(shù)學(xué)家列奧納多·斐波那契的名字命名，它構(gòu)成了自然界許多最有效、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、菠蘿和肉質(zhì)室內(nèi)植物的花瓣、葉子或種子中都有這些獨(dú)特的螺旋。
為什么斐波那契螺旋，也被稱為大自然的秘密代碼，在植物中如此普遍，困擾了科學(xué)家?guī)讉€(gè)世紀(jì)，但它們的進(jìn)化起源在很大程度上被忽視了。
基于它們的廣泛分布，人們一直認(rèn)為斐波納契螺旋是一種古老的特征，在最早的陸地植物中進(jìn)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(gè)國際團(tuán)隊(duì)，包括科克大學(xué)(UCC)霍利-安妮·特納和德國明斯特大學(xué)以及英國Northern Rogue Studios的研究人員，通過在4.07億年前的植物化石中發(fā)現(xiàn)非斐波那契螺旋，推翻了這一理論。
“石松是化石記錄中最早的有葉植物之一。利用這些重建，我們已經(jīng)能夠追蹤這些4.07億年前的化石植物莖干周圍的單個(gè)螺旋葉片。我們對(duì)Asteroxylon的葉子排列的分析表明，非常早期的石松發(fā)展出了非斐波那契螺旋模式。
使用數(shù)字重建技術(shù)，研究人員在化石club moss Asteroxylon mackiei——最早的葉狀植物群的成員——中產(chǎn)生了第一個(gè)葉狀枝的3D模型。
這塊保存異常完好的化石是在著名的化石遺址Rhynie燧石中發(fā)現(xiàn)的，這是一處蘇格蘭沉積礦床，位于阿伯丁郡Rhynie村附近。
該遺址包含了地球上一些最早期生態(tài)系統(tǒng)的證據(jù)——當(dāng)陸地植物首次進(jìn)化并逐漸開始覆蓋地球的巖石表面，使其適合居住。
研究結(jié)果顯示，在Asteroxylon mackiei中，葉片和生殖結(jié)構(gòu)最常見的排列方式是非斐波納契螺旋，這在當(dāng)今的植物中很少見。
這改變了科學(xué)家對(duì)陸地植物中斐波那契螺旋的理解。這表明非斐波那契螺線在古代石松中很常見，葉螺線的進(jìn)化分為兩條不同的路徑。
古代石松的葉子與今天的其他主要植物類群如蕨類植物、針葉樹和開花植物有著完全不同的進(jìn)化史。
該團(tuán)隊(duì)通過與數(shù)字藝術(shù)家Matt Humpage合作，使用數(shù)字渲染和3D打印，創(chuàng)建了已經(jīng)滅絕超過4億年的Asteroxylon mackiei的3D模型。
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