Fósil de 400 millones de años desafía nuestra comprensión de las espirales de Fibonacci en la naturaleza: ScienceAlert

Fósil de 400 millones de años desafía nuestra comprensión de las espirales de Fibonacci en la naturaleza: ScienceAlert

Si sus ojos alguna vez se han sentido atraídos por la disposición de las hojas en el tallo de una planta, la textura de una piña o las escamas de una piña, entonces, sin saberlo, ha sido testigo de ejemplos brillantes de patrones matemáticos en la naturaleza.

Lo que conecta todas estas características botánicas es su característica común de estar dispuestas en espirales que se adhieren a una secuencia numérica llamada secuencia Fibonacci.

Estas espirales, llamadas espirales de Fibonacci por su simplicidad, son extremadamente comunes en las plantas y han fascinado a científicos desde Leonardo da Vinci hasta Charles Darwin.

La prevalencia de las espirales de Fibonacci en las plantas es tal hoy que se cree que representan una característica antigua y muy conservadadatan de las primeras etapas de la evolución de las plantas y persisten en sus formas actuales.

Sin embargo, nuestro nuevo estudio cuestiona esta opinión. Examinamos las espirales de las hojas y las estructuras reproductivas de una planta fosilizada que data de hace 407 millones de años.

Sorprendentemente, descubrimos que no todas las espirales observadas en esta especie en particular siguen esta misma regla. Hoy en día, solo unas pocas plantas no siguen un patrón de Fibonacci.

¿Qué son las espirales de Fibonacci?

Las bobinas son comunes en la naturaleza y se pueden ver en las hojas de las plantas, las conchas de los animales e incluso en la doble hélice de nuestro ADN. En la mayoría de los casos, estas espirales se relacionan con la secuencia de Fibonacci, un conjunto de números donde cada uno es la suma de los dos números anteriores (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, etc.).

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El mismo código de color del cono de pino para mostrar 8 espirales en el sentido de las agujas del reloj y 13 en el sentido contrario. 8 y 13 son números consecutivos en la secuencia de Fibonacci. (Sandy Hetherington)

Estos patrones son particularmente frecuentes en las plantas e incluso se pueden reconocer a simple vista. Si tomas una piña y miras la base, puedes ver las escamas leñosas formando espirales que convergen hacia el punto de unión con la rama.

Al principio, solo puedes detectar espirales en una dirección. Pero mira de cerca y puedes ver espirales en el sentido de las agujas del reloj y en el sentido contrario. Ahora cuente el número de espirales en sentido horario y antihorario, y en casi todos los casos el número de espirales será números enteros en la secuencia de Fibonacci.

Este caso particular no es un caso excepcional. En un estudiar quien analizó 6.000 piñas, se encontraron espirales de Fibonacci en el 97% de las piñas examinadas.

Las espirales de Fibonacci no solo se encuentran en las piñas. Son comunes en otros órganos vegetales como hojas y flores.

Si observa la punta de un brote frondoso, como el de un árbol de rompecabezas, puede ver que las hojas están dispuestas en espirales que comienzan en la punta y se envuelven gradualmente alrededor del tallo. A estudiar de 12.000 espirales de más de 650 especies de plantas reveló que las espirales de Fibonacci ocurren en más del 90% de los casos.

Debido a su frecuencia en las especies de plantas vivas, se pensó durante mucho tiempo que las espirales de Fibonacci eran antiguas y estaban muy conservadas en todas las plantas. Nos propusimos probar esta hipótesis con un estudio de los primeros fósiles de plantas.

Espirales que no son de Fibonacci en las primeras plantas

Examinamos la disposición de las hojas y las estructuras reproductivas en el primer grupo de plantas que se sabe que han desarrollado hojas, llamado licopodos.

Específicamente, estudiamos fósiles de plantas de la especie extinta de clubmoss Asteroxylon mackiei. Los fósiles que estudiamos ahora se encuentran en colecciones de museos en el Reino Unido y Alemania, pero originalmente se recolectaron en el rhynie chert – un sitio fosilífero en el norte de Escocia.

Una recreación de la planta Asteroxylon mackiei.
Una reconstrucción de la a.mackiei fábrica. (Hetherington et al., eLife2021)

Tomamos imágenes de láminas delgadas de fósiles y luego usamos técnicas de reconstrucción digital para visualizar la disposición de a.mackiei‘s hojas en 3D y cuantificar las espirales.

Con base en este análisis, encontramos que la disposición de las hojas era muy variable en a.mackiei. De hecho, las espirales que no eran de Fibonacci eran el arreglo más común. El descubrimiento de espirales que no son de Fibonacci en un fósil tan antiguo es sorprendente porque son muy raras en las especies de plantas vivas en la actualidad.

Historia evolutiva distinta

Estos hallazgos cambian nuestra comprensión de las espirales de Fibonacci en las plantas terrestres. Sugieren que las espirales que no son de Fibonacci eran antiguas en los licopodos, anulando la opinión de que todas las plantas frondosas comenzaron a desarrollar hojas que seguían el patrón de Fibonacci.

Además, sugiere que la evolución de las hojas y las espirales de Fibonacci en los licópodos tuvo una historia evolutiva separada de otros grupos de plantas vivas en la actualidad, como los helechos, las coníferas y las plantas con flores. Esto sugiere que las espirales de Fibonacci aparecieron por separado varias veces durante la evolución de las plantas.

El trabajo también agrega otra pieza al rompecabezas de una importante pregunta evolutiva: ¿por qué las espirales de Fibonacci son tan comunes en las plantas hoy en día?

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Esta pregunta sigue generando debate entre los científicos. Se han propuesto varias hipótesis, entre ellas la de maximizar la cantidad de luz que cada hoja recibe o empacar semillas de manera eficiente. Pero nuestros hallazgos resaltan cómo la información de fósiles y plantas como los licopodos puede proporcionar pistas vitales para una respuesta.La conversación

Sandy Hetheringtonbiólogo evolutivo de plantas, Universidad de Edimburgo Y acebo anne turnerEstudiante de doctorado, Paleobotánica, Colegio Universitario de Lieja

Este artículo se vuelve a publicar de La conversación bajo licencia Creative Commons. léelo artículo original.

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