From Beijing with Love
Cháu đã lớn thế này rồi à. Lại đây chú ôm cái coi.
Cách sắp xếp lá trên cành, cấu trúc quả dứa, cánh hoa hướng dương hay vảy quả thông là những ví dụ điển hình về mô hình toán học trong tự nhiên. Đặc điểm chung của hầu hết thực vật ngày nay là cấu trúc xoắn ốc tuân theo dãy số Fibonacci.
Những đường xoắn ốc này, thường được gọi là xoắn ốc Fibonacci, rất phổ biến trong thực vật và đã làm say mê nhiều nhà khoa học nổi tiếng, từ Leonardo da Vinci đến Charles Darwin. Sự phổ biến của xoắn ốc Fibonacci trong thực vật hiện đại được coi là một đặc điểm cổ xưa và được bảo tồn tốt, xuất hiện từ giai đoạn đầu của quá trình tiến hóa thực vật cho đến ngày nay.
Tuy nhiên, phát hiện mới của nhà sinh vật học Sandy Hetherington tại Đại học Edinburgh và nhà cổ thực vật học Holly-Anne Turner tại University College Cork có thể thay đổi quan niệm này.
Nhóm nghiên cứu đã kiểm tra các vòng xoắn trên lá và cấu trúc sinh sản của một loài thực vật hóa thạch 407 triệu năm tuổi. Họ ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng tất cả các đường xoắn ốc quan sát được ở loài này đều không tuân theo quy luật Fibonacci. Ngày nay, rất ít thực vật không tuân theo quy luật xoắn ốc này.
Xoắn ốc xuất hiện phổ biến trong tự nhiên, từ lá cây, vỏ động vật, đến cấu trúc xoắn kép của DNA. Trong hầu hết các trường hợp, các xoắn ốc này liên quan đến dãy số Fibonacci, trong đó mỗi số là tổng của hai số trước đó (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21,...).
Mô hình này rất phổ biến ở thực vật và có thể dễ dàng nhận ra bằng mắt thường. Nếu quan sát phần đáy của một quả thông, bạn sẽ thấy các vảy xếp thành hình xoắn ốc hướng về điểm đính vào cành.
Thoạt nhìn, bạn chỉ thấy các xoắn ốc theo một hướng. Nhưng nếu nhìn kỹ, bạn sẽ thấy cả xoắn ốc theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ. Nếu đếm số xoắn ốc theo cả hai chiều, bạn sẽ thường thấy các số trong dãy Fibonacci. Đây không phải là trường hợp ngoại lệ. Một nghiên cứu trên 6.000 quả thông cho thấy 97% trong số đó có xoắn ốc Fibonacci. Cấu trúc này cũng phổ biến ở các bộ phận khác của cây như lá và hoa.
Nếu quan sát đỉnh của một số cây, chẳng hạn như cây Araucaria araucana, bạn có thể thấy các lá được sắp xếp theo hình xoắn ốc bắt đầu từ đỉnh và xoắn quanh thân cây. Một nghiên cứu trên 12.000 xoắn ốc từ hơn 650 loài thực vật cho thấy xoắn ốc Fibonacci xuất hiện trong hơn 90% trường hợp.
Do tần suất xuất hiện cao trong các loài thực vật hiện đại, xoắn ốc Fibonacci từ lâu đã được coi là một đặc điểm cổ xưa và được bảo tồn rộng rãi. Để kiểm tra giả thuyết này, các nhà khoa học đã nghiên cứu sự sắp xếp lá và cấu trúc sinh sản ở một nhóm thực vật cổ xưa có liên quan đến loài thạch tùng ngày nay.
Cụ thể, Hetherington và Turner đã nghiên cứu hóa thạch của loài Asteroxylon mackiei đã tuyệt chủng, được lưu giữ trong các bảo tàng ở Anh và Đức. Các hóa thạch này ban đầu được thu thập từ Rhynie chert, một mỏ trầm tích cổ ở Scotland.
Họ chụp ảnh các lát cắt mỏng của hóa thạch và sử dụng kỹ thuật tái tạo kỹ thuật số 3D để hình dung sự sắp xếp lá của Asteroxylon mackiei và xác định các vòng xoắn. Kết quả phân tích cho thấy sự sắp xếp lá ở Asteroxylon mackiei rất đa dạng và xoắn ốc phi Fibonacci là kiểu sắp xếp phổ biến nhất.
Việc phát hiện ra xoắn ốc phi Fibonacci trong một hóa thạch cổ như vậy là một điều bất ngờ, vì chúng rất hiếm gặp ở thực vật hiện đại.
Phát hiện này thay đổi hiểu biết của chúng ta về xoắn ốc Fibonacci ở thực vật trên cạn. Nó cho thấy xoắn ốc phi Fibonacci đã tồn tại từ rất sớm ở loài thạch tùng, bác bỏ quan điểm cho rằng tất cả thực vật có lá đều bắt đầu với mô hình Fibonacci.
Hơn nữa, nghiên cứu cho thấy sự tiến hóa của lá và cấu trúc xoắn ốc Fibonacci ở thạch tùng có lịch sử khác biệt so với các nhóm thực vật khác hiện nay, như dương xỉ, cây lá kim và thực vật có hoa. Điều này cho thấy xoắn ốc Fibonacci có thể đã xuất hiện nhiều lần, độc lập trong quá trình tiến hóa của thực vật.
Nghiên cứu này cũng cung cấp thêm thông tin cho câu hỏi quan trọng về tiến hóa: Tại sao xoắn ốc Fibonacci lại phổ biến ở thực vật ngày nay? Câu hỏi này vẫn đang được tranh luận sôi nổi trong giới khoa học, với nhiều giả thuyết khác nhau, bao gồm tối ưu hóa lượng ánh sáng cho mỗi lá hoặc sắp xếp hạt hiệu quả.
Phát hiện của Hetherington và Turner mở ra những hiểu biết mới về hóa thạch thực vật và cho thấy các loài thực vật nguyên thủy như rêu có thể cung cấp manh mối quan trọng để giải đáp câu hỏi này.
Những đường xoắn ốc này, thường được gọi là xoắn ốc Fibonacci, rất phổ biến trong thực vật và đã làm say mê nhiều nhà khoa học nổi tiếng, từ Leonardo da Vinci đến Charles Darwin. Sự phổ biến của xoắn ốc Fibonacci trong thực vật hiện đại được coi là một đặc điểm cổ xưa và được bảo tồn tốt, xuất hiện từ giai đoạn đầu của quá trình tiến hóa thực vật cho đến ngày nay.
Tuy nhiên, phát hiện mới của nhà sinh vật học Sandy Hetherington tại Đại học Edinburgh và nhà cổ thực vật học Holly-Anne Turner tại University College Cork có thể thay đổi quan niệm này.
Nhóm nghiên cứu đã kiểm tra các vòng xoắn trên lá và cấu trúc sinh sản của một loài thực vật hóa thạch 407 triệu năm tuổi. Họ ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng tất cả các đường xoắn ốc quan sát được ở loài này đều không tuân theo quy luật Fibonacci. Ngày nay, rất ít thực vật không tuân theo quy luật xoắn ốc này.
Xoắn ốc xuất hiện phổ biến trong tự nhiên, từ lá cây, vỏ động vật, đến cấu trúc xoắn kép của DNA. Trong hầu hết các trường hợp, các xoắn ốc này liên quan đến dãy số Fibonacci, trong đó mỗi số là tổng của hai số trước đó (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21,...).
Mô hình này rất phổ biến ở thực vật và có thể dễ dàng nhận ra bằng mắt thường. Nếu quan sát phần đáy của một quả thông, bạn sẽ thấy các vảy xếp thành hình xoắn ốc hướng về điểm đính vào cành.
Thoạt nhìn, bạn chỉ thấy các xoắn ốc theo một hướng. Nhưng nếu nhìn kỹ, bạn sẽ thấy cả xoắn ốc theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ. Nếu đếm số xoắn ốc theo cả hai chiều, bạn sẽ thường thấy các số trong dãy Fibonacci. Đây không phải là trường hợp ngoại lệ. Một nghiên cứu trên 6.000 quả thông cho thấy 97% trong số đó có xoắn ốc Fibonacci. Cấu trúc này cũng phổ biến ở các bộ phận khác của cây như lá và hoa.
Nếu quan sát đỉnh của một số cây, chẳng hạn như cây Araucaria araucana, bạn có thể thấy các lá được sắp xếp theo hình xoắn ốc bắt đầu từ đỉnh và xoắn quanh thân cây. Một nghiên cứu trên 12.000 xoắn ốc từ hơn 650 loài thực vật cho thấy xoắn ốc Fibonacci xuất hiện trong hơn 90% trường hợp.
Do tần suất xuất hiện cao trong các loài thực vật hiện đại, xoắn ốc Fibonacci từ lâu đã được coi là một đặc điểm cổ xưa và được bảo tồn rộng rãi. Để kiểm tra giả thuyết này, các nhà khoa học đã nghiên cứu sự sắp xếp lá và cấu trúc sinh sản ở một nhóm thực vật cổ xưa có liên quan đến loài thạch tùng ngày nay.
Cụ thể, Hetherington và Turner đã nghiên cứu hóa thạch của loài Asteroxylon mackiei đã tuyệt chủng, được lưu giữ trong các bảo tàng ở Anh và Đức. Các hóa thạch này ban đầu được thu thập từ Rhynie chert, một mỏ trầm tích cổ ở Scotland.
Họ chụp ảnh các lát cắt mỏng của hóa thạch và sử dụng kỹ thuật tái tạo kỹ thuật số 3D để hình dung sự sắp xếp lá của Asteroxylon mackiei và xác định các vòng xoắn. Kết quả phân tích cho thấy sự sắp xếp lá ở Asteroxylon mackiei rất đa dạng và xoắn ốc phi Fibonacci là kiểu sắp xếp phổ biến nhất.
Việc phát hiện ra xoắn ốc phi Fibonacci trong một hóa thạch cổ như vậy là một điều bất ngờ, vì chúng rất hiếm gặp ở thực vật hiện đại.
Phát hiện này thay đổi hiểu biết của chúng ta về xoắn ốc Fibonacci ở thực vật trên cạn. Nó cho thấy xoắn ốc phi Fibonacci đã tồn tại từ rất sớm ở loài thạch tùng, bác bỏ quan điểm cho rằng tất cả thực vật có lá đều bắt đầu với mô hình Fibonacci.
Hơn nữa, nghiên cứu cho thấy sự tiến hóa của lá và cấu trúc xoắn ốc Fibonacci ở thạch tùng có lịch sử khác biệt so với các nhóm thực vật khác hiện nay, như dương xỉ, cây lá kim và thực vật có hoa. Điều này cho thấy xoắn ốc Fibonacci có thể đã xuất hiện nhiều lần, độc lập trong quá trình tiến hóa của thực vật.
Nghiên cứu này cũng cung cấp thêm thông tin cho câu hỏi quan trọng về tiến hóa: Tại sao xoắn ốc Fibonacci lại phổ biến ở thực vật ngày nay? Câu hỏi này vẫn đang được tranh luận sôi nổi trong giới khoa học, với nhiều giả thuyết khác nhau, bao gồm tối ưu hóa lượng ánh sáng cho mỗi lá hoặc sắp xếp hạt hiệu quả.
Phát hiện của Hetherington và Turner mở ra những hiểu biết mới về hóa thạch thực vật và cho thấy các loài thực vật nguyên thủy như rêu có thể cung cấp manh mối quan trọng để giải đáp câu hỏi này.
