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Os arranjos foliares nas primeiras plantas diferem da maioria das plantas modernas, derrubando uma teoria de longa data sobre as origens de um famoso padrão matemático encontrado na natureza, mostram as pesquisas.
As descobertas indicam que o arranjo das folhas em espirais distintas, que são comuns na natureza hoje, não eram comuns nas plantas terrestres mais antigas que primeiro povoaram a superfície da Terra.
Em vez disso, descobriu-se que as plantas antigas tinham outro tipo de espiral. Isso nega uma longa teoria sobre a evolução das espirais das folhas das plantas, indicando que elas evoluíram por dois caminhos evolutivos separados.
Seja o vasto redemoinho de um furacão ou as intrincadas espirais da dupla hélice do DNA, as espirais são comuns na natureza e a maioria pode ser descrita pela famosa série matemática da sequência de Fibonacci.
Nomeada em homenagem ao matemático italiano Leonardo Fibonacci, essa sequência forma a base de muitos dos padrões mais eficientes e impressionantes da natureza.
As espirais são comuns nas plantas, com as espirais de Fibonacci representando mais de 90% das espirais. Cabeças de girassol, pinhas, abacaxis e suculentas plantas domésticas incluem essas espirais distintas em suas pétalas de flores, folhas ou sementes.
Por que as espirais de Fibonacci, também conhecidas como o código secreto da natureza, são tão comuns nas plantas tem deixado os cientistas perplexos há séculos, mas sua origem evolutiva tem sido amplamente ignorada.
Com base em sua ampla distribuição, há muito se supõe que as espirais de Fibonacci eram uma característica antiga que evoluiu nas primeiras plantas terrestres e se tornou altamente conservada nas plantas.
No entanto, uma equipe internacional liderada pela Universidade de Edimburgo derrubou essa teoria com a descoberta de espirais não-Fibonacci em um fóssil vegetal de 407 milhões de anos.
Usando técnicas de reconstrução digital, os pesquisadores produziram os primeiros modelos 3D de brotos folhosos no musgo fóssil. Asteroxylon mackiei — um membro do primeiro grupo de plantas folhosas.
O fóssil excepcionalmente preservado foi encontrado no famoso local de fósseis de Rhynie chert, um depósito sedimentar escocês perto da vila de Rhynie, em Aberdeenshire.
O local contém evidências de alguns dos primeiros ecossistemas do planeta – quando as plantas terrestres evoluíram e gradualmente começaram a cobrir a superfície rochosa da Terra, tornando-a habitável.
Os resultados revelaram que as folhas e estruturas reprodutivas em Asteroxylon mackieiforam mais comumente arranjados em espirais não-Fibonacci que são raras nas plantas hoje.
Isso transforma a compreensão dos cientistas sobre as espirais de Fibonacci nas plantas terrestres. Isso indica que espirais não-Fibonacci eram comuns em musgos antigos e que a evolução das espirais foliares divergiu em dois caminhos separados.
As folhas dos musgos antigos tiveram uma história evolutiva totalmente distinta dos outros grandes grupos de plantas atuais, como samambaias, coníferas e plantas com flores.
A equipe criou o modelo 3D de Asteroxylon mackieiextinto há mais de 400 milhões de anos, trabalhando com o artista digital Matt Humpage, usando renderização digital e impressão 3D.
A pesquisa, publicada na revista Science, foi financiada pela UK Research and Innovation (UKRI), pela Royal Society e pela German Research Foundation.
O estudo também envolveu pesquisadores da University College Cork, Irlanda, University Münster, Alemanha e Northern Rogue Studios, Reino Unido.
Sandy Hetherington, paleobióloga evolutiva e líder do projeto na Universidade de Edimburgo, disse:
“Nosso modelo de Asteroxylon mackiei nos permite examinar o arranjo das folhas em 3D pela primeira vez. A tecnologia para imprimir em 3D fósseis de plantas de 407 milhões de anos e segurá-los em suas mãos é realmente incrível.
“Nossas descobertas dão uma nova perspectiva sobre a evolução das espirais de Fibonacci nas plantas”.
Holly-Anne Turner, que trabalhou no projeto como estudante de graduação na Universidade de Edimburgo e é a primeira autora do estudo, disse:
“O musgo Asteroxylon mackiei é um dos primeiros exemplos de uma planta com folhas no registro fóssil.
“Usando essas reconstruções, conseguimos rastrear espirais individuais de folhas ao redor dos caules dessas plantas fósseis de 407 milhões de anos. Nossa análise do arranjo das folhas em Asteroxylon mostra que os primeiros musgos desenvolveram padrões espirais não-Fibonacci.”
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