Las ramas puntiagudas de una araucaria. Josué Bruce Allen/Shutterstock
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 une a todas estas características botánicas es su característica compartida de estar dispuestas en espirales que se adhieren a una secuencia numérica llamada secuencia Fibonacci. Estas espirales, denominadas espirales de Fibonacci por simplicidad, están muy extendidas en las plantas y han fascinado a científicos desde Leonardo da Vinci hasta Charles Darwin.
Tal es la prevalencia de las espirales de Fibonacci en las plantas hoy en día que se cree que representan un característica antigua y altamente conservada, que datan de las primeras etapas de la evolución de las plantas y persisten en sus formas actuales.
Sin embargo, nuestro nuevo estudio cuestiona este punto de vista. Examinamos las espirales en las hojas y las estructuras reproductivas de una planta fosilizada que data de hace 407 millones de años. Sorprendentemente, descubrimos que todas las espirales observadas en esta especie en particular no seguían esta misma regla. Hoy en día, solo unas pocas plantas no siguen un patrón de Fibonacci.
Holly-Anne Turner, primera autora del estudio, creando modelos digitales en 3D de Asteroxylon mackiei en la Universidad de Edimburgo. Luisa-Marie Dickenmann/Universidad de Edimburgo, CC BY-NC-ND
¿Qué son las espirales de Fibonacci?
Las espirales ocurren con frecuencia en la naturaleza y se pueden ver en hojas de plantas, caparazones de 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 que lo preceden (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, etc.).
Estos patrones están particularmente extendidos en las plantas e incluso se pueden reconocer a simple vista. Si tomas una piña y miras la base, puedes ver que las escamas leñosas forman espirales que convergen hacia el punto de unión con la rama.
Al principio, solo puede detectar espirales en una dirección. Pero mire de cerca y podrá ver espirales tanto en el sentido de las agujas del reloj como 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 un número entero en la secuencia de Fibonacci.
El mismo código de color de piña para mostrar 8 espirales en el sentido de las agujas del reloj y 13 en el sentido contrario a las agujas del reloj. 8 y 13 son números consecutivos en la serie de Fibonacci. Sandy Hetherington, autor proporcionado
Este caso particular no es un caso excepcional. en un estudio que 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 una araucaria, puede ver que las hojas están dispuestas en espirales que comienzan en la punta y gradualmente se abren paso alrededor del tallo. A estudio de 12,000 espirales de más de 650 especies de plantas encontró que las espirales de Fibonacci ocurren en más del 90% de los casos.
Debido a su frecuencia en las especies de plantas vivas, durante mucho tiempo se pensó que las espirales de Fibonacci eran antiguas y estaban muy conservadas en todas las plantas. Nos propusimos probar esta hipótesis con una investigación de los primeros fósiles de plantas.
Ejemplos de plantas vivas con espirales de Fibonacci. De izquierda a derecha: espirales en las hojas de una araucaria, una piña y en la flor de una margarita junto al mar. Sandy Hetherington, autor proporcionado
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 musgos.
Específicamente, estudiamos fósiles de plantas de la especie extinta clubmoss Asteroxylon mackiei. Los fósiles que estudiamos ahora se encuentran en colecciones de museos en el Reino Unido y Alemania, pero originalmente se recolectaron de la pedernal rhynie – un sitio de fósiles en el norte de Escocia.
Tomamos imágenes de láminas delgadas de fósiles y luego usamos técnicas de reconstrucción digital para visualizar la disposición de Asteroxylon mackiei hojas en 3D y cuantificar las espirales.
Con base en este análisis, descubrimos que la disposición de las hojas era muy variable en Asteroxylon 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 temprano es sorprendente, ya que son muy raras en las especies de plantas vivas en la actualidad.
Reconstrucción de la vida del fósil Asteroxylon mackiei. Matt Humpage/Estudios Northern Rogue, CC BY-NC-ND
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 musgos, anulando la opinión de que todas las plantas frondosas comenzaron con hojas que seguían el patrón de Fibonacci.
Además, sugiere que la evolución de las hojas y las espirales de Fibonacci en los musgos tienen una historia evolutiva distinta de otros grupos de plantas vivas actuales, como los helechos, las coníferas y las plantas con flores. Sugiere que las espirales de Fibonacci surgieron por separado varias veces a lo largo de 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?
Esta pregunta sigue generando debate entre los científicos. Se han propuesto varias hipótesis, entre ellas maximizar la cantidad de luz que cada hoja recibe o para empacar semillas de manera eficiente. Pero nuestros hallazgos resaltan cómo los conocimientos de fósiles y plantas como los musgos pueden proporcionar pistas vitales para encontrar una respuesta.
Sobre el Autor
Sandy Hetherington, biólogo evolutivo de plantas, La Universidad de Edimburgo y Holly Anne Turner, Candidato a PhD, Paleobotánica, University College Cork
Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.
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