化石研究揭示了自然界中发现的著名螺旋

研究表明，最早植物的叶子排列与大多数现代植物不同，推翻了长期以来关于自然界中发现的著名数学模式起源的理论。

研究结果表明，叶子排列成独特的螺旋状，这在当今自然界中很常见，但在最初居住在地球表面的最古老的陆地植物中并不常见。

相反，古代植物被发现有另一种螺旋。这否定了长期以来关于植物叶片螺旋进化的理论，表明它们沿着两条独立的进化路径进化。

无论是飓风的巨大漩涡还是DNA双螺旋的复杂螺旋，螺旋在自然界中都很常见，大多数都可以用著名的数学级数斐波那契数列来描述。

以意大利数学家莱昂纳多·斐波那契(Leonardo Fibonacci)的名字命名，这个序列构成了许多自然界最有效和最令人惊叹的模式的基础。

螺旋在植物中很常见，斐波那契螺旋占螺旋的90%以上。向日葵头、松果、菠萝和多肉室内植物的花瓣、叶子或种子中都包含这些独特的螺旋。

为什么斐波那契螺旋，也被称为大自然的秘密密码，在植物中如此普遍，几个世纪以来一直困扰着科学家们，但它们的进化起源在很大程度上被忽视了。

基于它们的广泛分布，长期以来一直认为斐波那契螺旋是一个古老的特征，在最早的陆地植物中进化并在植物中变得高度保守。

然而，由爱丁堡大学领导的一个国际团队推翻了这一理论，在407.<>亿年前的植物化石中发现了非斐波那契螺旋。

利用数字重建技术，研究人员在化石苔藓Asteroxylon mackiei中制作了第一个叶芽的3D模型 - 这是最早的多叶植物群的成员。

保存完好的化石是在著名的化石遗址Rhynie chert中发现的，Rhynie是Aberdeenshire村Rhynie附近的苏格兰沉积物。

该遗址包含地球上一些最早的生态系统的证据 - 当陆地植物首次进化并逐渐开始覆盖地球的岩石表面使其适合居住时。

研究结果表明，Asteroxylon mackiei的叶子和生殖结构最常排列在非斐波那契螺旋中，这在今天的植物中很少见。

这改变了科学家对陆地植物中斐波那契螺旋的理解。它表明非斐波那契螺旋在古代杵状苔藓中很常见，并且叶螺旋的进化分为两条不同的路径。

古代苔藓的叶子与今天其他主要植物群(如蕨类植物，针叶树和开花植物)具有完全不同的进化历史。

该团队通过与数字艺术家Matt Humpage合作，使用数字渲染和3D打印创建了Asteroxylon mackiei的400D模型，该模型已经灭绝了3亿多年。

该研究发表在《科学》杂志上，由英国研究与创新(UKRI)，皇家学会和德国研究基金会资助。

该研究还涉及来自爱尔兰科克大学，德国明斯特大学和英国北方流氓工作室的研究人员。

Sandy Hetherington博士是一位进化古生物学家，也是该项目在爱丁堡大学的负责人，他说：

“我们的Asteroxylon mackiei模型让我们首次以3D方式检查叶子排列。3D打印407.<>亿年前的植物化石并将其握在手中的技术确实令人难以置信。

“我们的发现为植物中斐波那契螺旋的进化提供了新的视角。

Holly-Anne Turner在爱丁堡大学(University of Edinburgh)担任本科生时参与了该项目，也是该研究的第一作者，她说：

“苔藓Asteroxylon mackiei是化石记录中最早的叶子植物的例子之一。

“通过这些重建，我们已经能够追踪这些407.<>亿年前的化石植物茎周围的单个叶子螺旋。我们对菊苔叶片排列的分析表明，非常早期的杵状苔藓发展出非斐波那契螺旋模式。