Vědci objevili skrytý matematický vzorec v listech čínské peníze

Foto: Navlakha lab/CSHL

Skrytý matematický vzorec v přírodě

Vědci objevili, že čínská peníze, známá také jako Pilea peperomioides, tajně vytváří své listy pomocí elegantní matematiky, kterou obvykle vidíme v informatice a městském plánování. Tento objev odhalil přirozeně se vyskytující geometrický vzorec známý jako Voronoi diagram, který je běžně spojován s plánováním měst, počítačovou vědou a návrhem sítí.

Autor původního článku: redakce

Voronoi diagramy v listech rostlin

Vědci z Cold Spring Harbor Laboratory, včetně Saketa Navlakhy a Cici Zheng, mapovali malé póry a smyčkové žíly v listech této rostliny a zjistili, že rostlina se organizuje pomocí stejné prostorové logiky, kterou lidé používají k řešení složitých problémů s vzdáleností – aniž by kdy něco „měřila“.

Čínská peníze, původem z čínských provincií Yunnan a Sichuan, je také oblíbenou pokojovou rostlinou. Její kruhové listy obsahují výrazné póry nazývané hydatody, které jsou obklopeny smyčkovými žilními sítěmi, které přenášejí vodu a živiny skrz list.

Význam objevu

Navlakha a Zheng identifikovali vzácnou výjimku Voronoi vzorce v Pilea peperomioides. Ve spolupráci s Przemysławem Prusinkiewiczem, vědcem mezinárodně uznávaným pro svou práci na tvorbě rostlinných žil, identifikovali „přirozený algoritmus“ zodpovědný za vytváření smyčkových žil kolem pórů v listech.

„Stejně jako lidé musí řešit problémy, aby přežili, totéž platí i pro jiné organismy,“ říká Zheng, nyní postdoktorandka v Allen Institute. „Ale na rozdíl od lidí rostliny nemohou explicitně měřit vzdálenosti! Místo toho se spoléhají na lokální biologické interakce, aby dosáhly stejného Voronoi řešení.“

Algoritmy v přírodě

Objev zdůrazňuje, jak živé organismy mohou vytvářet vysoce organizované systémy bez vědomého plánování nebo měření. „Myslíme na tyto algoritmy v přírodě jako na vysvětlení, jak se organismy budou chovat a jako způsob, jak se pokusit pochopit svět,“ říká Navlakha.

Prusinkiewicz dodává, že nálezy mohou konečně odpovědět na dlouholetou vědeckou záhadu týkající se tvorby žil v listech. „Je pozoruhodné, jak matematický je další aspekt rostlinné formy a vzorování,“ dodává Prusinkiewicz. „Po desetiletí zůstávala otázka, jak se tvoří retikulární žíly, otevřená, a konečně máme pravděpodobnou odpověď“ v Voronoi vzorcích čínských peněz.

Navlakha a Zheng doufají, že budoucí studie těchto vzorců odhalí více o tom, jak rostliny řeší složité biologické výzvy a mohly by pomoci vědcům lépe pochopit matematické principy, které formují evoluci, vývoj a samotný život.