المجموعات

فهم تصاميم الأوراق المعقدة وغير العادية في النباتات

فهم تصاميم الأوراق المعقدة وغير العادية في النباتات

من المفترض ألا يتوقف الكثير منا عن التساؤل عن كيفية نمو النباتات لأنماطها الورقية الجميلة. نحن نعتبر أنها مجرد ظهور ، دون الكثير من التفكير أو الاهتمام بما إذا كان هناك تصميم محدد لكل شجيرة أم لا.

ومع ذلك ، تظهر الأنماط في جميع أنحاء النباتات المحيطة بنا ، ويمكن للعلماء إثبات ذلك الآن من خلال الرياضيات.

في الواقع ، ابتكر العلماء نماذج تعكس عددًا من أشهر تصاميم الطبيعة. ونحن لا نتحدث فقط عن النباتات في هذه الحالة. على سبيل المثال ، يمكن رؤية تسلسل فيبوناتشي في ترتيبات بذور عباد الشمس ، وقذائف نوتيلوس وأقماع الصنوبر على حد سواء.

ذات صلة: الباحثون يجدون طريقة لمساعدة "النباتات المجهدة" على التكيف مع التغيرات البيئية

ما تم التوصل إليه هو أن هرمون النمو ، auxin ، يتحرك مع البروتينات ويتم نقله عبر طول النبات ، ويساعد في تكوين الأنماط.

بعد كل ما قيل وفعل ، لا تزال بعض أنماط الأوراق لغزا.

نموذج شجيرة يابانية

أوريكسا جابونيكا، نبات ياباني ذو أنماط غير معتادة لا يتناسب مع المعادلات التي تفسر عادةً تصميمات النباتات. لذلك ، قرر فريق من الباحثين من جامعة طوكيو إلقاء نظرة فاحصة ، وتحديث النموذج.

وفقًا للمؤلفين ، فإن النموذج الجديد ، الذي تمت مشاركته في دراسة جديدة في PLOS Computational Biology ، لا ينشئ نسخة طبق الأصل من النمط غير المعروف سابقًا فحسب ، بل يعرض أيضًا تصميمًا آخر بطريقة محسّنة مما كان معروفًا سابقًا.

يقول عالم فيزيولوجيا النبات بجامعة طوكيو مونيتاكا سوجياما ، كبير مؤلفي الدراسة الجديدة: "في معظم النباتات ، يكون للأنماط النباتية تماثل - تناظر حلزوني أو تناظر شعاعي".

"ولكن في هذا المصنع الخاص ،أوريكسا جابونيكا، فإن النمط phyllotactic غير متماثل ، وهو أمر مثير للاهتمام للغاية. منذ أكثر من 10 سنوات ، خطرت لي فكرة مفادها أن بعض التغييرات في القوة المثبطة لكل ورقة من النباتات الأولية قد تفسر هذا النمط الغريب ".

بعد العديد من الاختبارات ، تمكن المؤلفون من إنشاء أنماط قريبة جدًا من أنماط النبات الأصلي ، ولكن ليس تمامًا.

عمر الورقة كدليل

قادهم ذلك إلى إضافة عنصر إلى معادلاتهم: عمر الورقة.

اتخذت الأبحاث السابقة وجهة نظر مفادها أن الأوراق لم تغير الأنماط بمرور الوقت ، ومع ذلك ، كما يشير سوجياما ، فإن هذا الثابت "ليس طبيعيًا من وجهة نظر علم الأحياء".

مع هذا العامل الجديد ، نجح الفريق في محاكاة ترتيبات الأوراق التفصيلية لـ يا جابونيكا، كل ذلك من خلال النمو المحوسب.

لإضافة الكرز فوق الكعكة ، أعادت هذه المعادلات الجديدة والمحسّنة أيضًا إنشاء جميع أنماط أوراق الشجر الشائعة الأخرى وتمكنت من التنبؤ بالترددات الطبيعية لها بشكل أكثر دقة من النماذج الأخرى.

وقالت سييرا مارتينيز ، عالمة الأحياء الحاسوبية التي لم تشارك في الدراسة: "الآن علينا فقط أن ننظر عن كثب في الآليات الجزيئية في النباتات الحقيقية لمحاولة اكتشاف ما يتوقعه النموذج".

هناك دائمًا المزيد من العمل الذي يتعين القيام به ، ومن المؤكد أن أبحاث فريق سوجياما لم تنته بعد. إنهم يعملون على الاستمرار في تحسين نموذجهم حتى يولد جميع أنماط phyllotactic المعروفة.

يقول سوجياما: "لا نعتقد أن دراستنا مفيدة عمليًا للمجتمع". "لكننا نأمل أن يساهم ذلك في فهمنا للجمال المتماثل في الطبيعة."

بدأ كل شيء بشجيرة يابانية لا تتناسب مع أي معادلات.


شاهد الفيديو: أجزاء النبات 2 الورقة - الزهرة - الثمرة وظائف أجزاء النبات عملي بأسلوب ممتع (شهر اكتوبر 2021).