Происхождение совершенства
Когда и почему растения свернулись в идеальную спираль
Присмотритесь к побегу любимого растения. Ни один из листьев не мешает другим улавливать свет, а места их присоединения к стеблю образуют спираль. Если вы посчитаете, сколько витков спирали и сколько листьев умещается между двумя листьями, расположенными строго друг над другом, то, скорее всего, обнаружите, что эта числа из ряда Фибоначчи: один оборот и два листа, или два оборота и пять листов, или три оборота и восемь листов или 5 и 13, или 8 и 21... Причем если вы возьмете другое растение этого же вида, то и там это отношение будет точно таким же. А если вооружитесь линейкой, то можете заметить, что расстояния между соседними листьями укладываются в пропорции золотого сечения1.
1Золотое сечение — такое отношение двух частей целого, которое равно отношению наибольшей из этих частей к целому. Это иррациональное число, но приближенно его можно выразить в том числе через числа ряда Фибоначчи — последовательность, в которой каждое число равно сумме двух предыдущих.
Есть небольшая вероятность, что у вашего растения листья расположены как-то иначе, но у большинства растений — они прикреплены к стеблю по такой идеальной спирали. Принято считать, что именно расположение листьев по Фибоначчи — более древнее, а все отклонения от него — вторичные приобретения. Но недавнее исследование, опубликованное в Science, подрывает эту парадигму.
То, что в спирали по золотому сечению выстраиваются и листья, впервые подметил швейцарский натуралист Шарль Бонне, он же в 1754 году для обозначения порядка расположения листьев на стебле ввел понятие филлотаксис. То, что углы между листьями обычно можно выразить отношением соседних чисел из последовательности Фибоначчи, увидели французские натуралисты братья Огюст и Луи Браве в 1837 году. А немногим спустя, в 1868 году, Вильгельм Гофмейстер изучил динамику этого процесса. Он заметил, что соседние листовые примордии — зачатки листьев — закладываются в почке на максимально возможном друг от друга расстоянии, и по мере роста побега эта сжатая спираль словно раскручивается, сохраняя математическую пропорцию, сформировавшуюся в зародыше.
Плаун против
Усомниться в доминирующей гипотезе биологов заставили растения, у которых несоответствие золотому сечению встречается наиболее часто. Среди них оказались, например, плауны — самая древняя группа из ныне живущих сосудистых растений. Современные плауновидные включают в себя три порядка, и распределения видов с «идеальным» и «неидеальным» филлотаксисом внутри них разнятся. Среди селагинелловых (Selaginellaceae) спирали Фибоначчи нет только у Selaginella selaginoides. У полушниковых (Isoetopsida) альтернативный филлотаксис тоже редок, но более распространен. А вот среди плауновых (Lycopodiales) сложные варианты филлотаксиса не по Фибоначчи встречаются довольно часто.
Возникает логичный вопрос — что возникло раньше? Побеги, организованные по Фибоначчи, или их альтернативы? Палеоботаники, изучая этот вопрос, нашли аргументы в пользу примата золотого сечения: у вымерших гигантских древовидных плаунов из каменноугольного периода (350–300 миллионов лет назад) ученые видят все те же спирали Фибоначчи. Поэтому, казалось бы, именно такой тип листорасположения логично считать ортодоксальным.