Les nouvelles découvertes brisent les vieilles croyances sur les spirales de Fibonacci

Un modèle 3D d’un fossile végétal vieux de 407 millions d’années a remodelé notre compréhension de l’évolution des feuilles. Cette étude a également fourni de nouvelles perspectives sur les modèles fascinants observés chez les plantes.

Selon des études récentes, la disposition des feuilles des premières plantes diffère de celle de nombreuses plantes contemporaines, remettant en question la croyance populaire concernant les débuts du célèbre modèle mathématique observé dans la nature. Les résultats suggèrent que les configurations en spirale typiques des feuilles que nous voyons aujourd’hui dans la nature n’étaient pas répandues dans les premières plantes terrestres apparues pour la première fois sur notre planète.

Au lieu de cela, on a découvert que les plantes anciennes contenaient un autre type d’escargot. Cela réfute une vieille théorie sur l’évolution des spirales des feuilles des plantes, suggérant qu’elles ont évolué selon deux voies évolutives distinctes. Qu’il s’agisse du vaste tourbillon d’une tornade ou des spirales complexes d’une tornade ADN Les spirales à double hélice sont courantes dans la nature et la plupart d’entre elles peuvent être décrites par la célèbre série mathématique séquence de Fibonacci.

Nommée d’après le mathématicien italien Leonardo Fibonacci, cette séquence constitue la base de nombreux modèles parmi les plus efficaces et les plus impressionnants de la nature. Les spirales sont courantes dans les plantes, les spirales de Fibonacci représentant plus de 90 % des spirales. Les têtes de tournesol, les pommes de pin, les ananas et les plantes d’intérieur succulentes ont ces spirales distinctives dans leurs pétales de fleurs, leurs feuilles ou leurs graines.

Tiges fossiles imprimées en 3D placées à côté de lycophytes vivants. crédit : dr. Sandy Hetherington

La raison pour laquelle les spirales de Fibonacci, également connues sous le nom de code secret de la nature, sont si courantes chez les plantes, a intrigué les scientifiques pendant des siècles, mais leur origine évolutive a été largement négligée.

Compte tenu de leur large répartition, on a longtemps supposé que les spirales de Fibonacci étaient une caractéristique ancienne qui évoluait dans les premières plantes terrestres et qui était devenue hautement conservée dans les plantes. Cependant, une équipe internationale dirigée par l’Université d’Edimbourg a dissipé cette théorie avec la découverte de spirales non Fibonacci dans un fossile végétal vieux de 407 millions d’années.

Grâce à des techniques de reconstruction numérique, les chercheurs ont produit les premiers modèles 3D de bourgeons foliaires chez une bryophyte fossile Maki à l’Astroxylon Membre du groupe le plus ancien de plantes à feuilles.

Le fossile exceptionnellement bien conservé a été découvert sur le célèbre site fossile de chert de Rhynie, un gisement sédimentaire écossais près du village de Rhynie dans l’Aberdeenshire. Le site contient des preuves de certains des écosystèmes les plus anciens de la planète, lorsque les plantes terrestres ont évolué pour la première fois et ont progressivement commencé à recouvrir la surface rocheuse de la Terre, la rendant habitable.

Les résultats ont montré que les feuilles sont des structures reproductrices chez Maki à l’Astroxylonétaient généralement disposés en spirales non Fibonacci et sont rares dans les plantes aujourd’hui.

Cela change la compréhension des scientifiques sur les spirales de Fibonacci dans les plantes terrestres. Cela suggère que les spirales non-Fibonacci étaient courantes dans les algues anciennes et que l’évolution des spirales des feuilles divergeait selon deux chemins distincts. Les anciennes mousses à feuilles ont eu une histoire évolutive assez distincte de celle d’autres grands groupes de plantes d’aujourd’hui, comme les fougères, les conifères et les plantes à fleurs.

Les feuilles disposées en spirale peuvent être reconnues à l’extrémité des pousses fossiles. Maki à l’Astroxylon. Section mince fossile numéro GLAHM Kid 2554 dans The Hunterian Collections, Université de Glasgow. Crédit : Photo de Sandy Hetherington. Numéro de spécimen GLAHM Kid 2554 dans The Hunterian Collections, Université de Glasgow

L’équipe a créé un modèle 3D du Maki à l’AstroxylonQui a disparu il y a plus de 400 millions d’années, grâce à la collaboration avec l’artiste numérique Matt Hombag, utilisant le rendu numérique et l’impression 3D.

L’étude a également inclus des chercheurs de l’University College Cork, en Irlande, de l’Université de Münster, en Allemagne, et de Northern Rouge Studios, au Royaume-Uni.

Le Dr Sandy Hetherington, paléontologue évolutionniste et chef de projet à l’Université d’Édimbourg, a déclaré : « Notre modèle d’Asteroxylon makiei nous permet d’examiner pour la première fois la disposition 3D des feuilles. « La technologie d’impression 3D d’une plante vieille de 407 millions d’années fossiles et les tenir dans sa main est incroyable. » En effet, nos découvertes donnent une nouvelle perspective sur l’évolution des spirales de Fibonacci chez les plantes.

Holly-Anne Turner, qui a travaillé sur le projet en tant qu’étudiante de premier cycle à l’Université d’Édimbourg et première auteure de l’étude, a déclaré : « La plante de mousse Maki à l’Astroxylon C’est l’un des exemples les plus anciens de plantes à feuilles dans les archives fossiles. Grâce à ces reconstructions, nous avons pu retracer des spirales individuelles de feuilles autour des tiges de ces plantes fossiles vieilles de 407 millions d’années. Notre analyse de la disposition des feuilles chez Asteroxylon montre que les très premières algues ont développé des motifs en spirale non Fibonacci.

Référence : « Les feuilles et les sporocystes ont évolué dans de rares spirales non-Fibonacci chez les premières plantes à feuilles » par Holly Ann Turner, Matthew Hombag, Hans Kirp et Alexander J. Hetherington, 15 juin 2023, les sciences.
est ce que je: 10.1126/science.adg4014

L’étude a été financée par UK Research and Innovation (UKRI), la Royal Society et la Fondation allemande pour la recherche.