Американские ученые выяснили, что структура листьев популярного комнатного растения — китайского денежного дерева — подчиняется сложной математической закономерности, известной как диаграмма Вороного. Работа опубликована в журнале Nature Communications (NatCom).
Диаграмма Вороного — это геометрическая система, которая делит пространство на области вокруг определенных точек. Простой пример — школьные округа: каждая территория относится к ближайшей школе. Подобные структуры встречаются и в природе, например в рисунке на шкуре жирафов.
Объектом нового исследования стало растение Pilea peperomioides, родом из китайских провинций Юньнань и Сычуань. На его круглых листьях расположены специальные поры — гидатоды, вокруг которых проходят разветвленные сосудистые сети, переносящие воду и питательные вещества.
Ученые подробно проанализировали расположение пор и жилок и обнаружили, что они формируют структуру, напоминающую диаграмму Вороного. Причем в этом случае центральные точки системы хорошо заметны — что крайне редко встречается в живой природе.
Чтобы понять, как образуется такой рисунок, исследователи совместно с канадским специалистом по формированию сосудистых систем растений Пшемыславом Прусинкевичем создали модель «естественного алгоритма», управляющего ростом жилок.
По словам авторов работы, растения не способны измерять расстояния так, как это делают люди, однако локальные биологические взаимодействия позволяют им формировать удивительно точные геометрические структуры.
Исследователи считают, что открытие поможет лучше понять, как живые организмы создают сложные упорядоченные системы без централизованного управления. Кроме того, работа может пролить свет на механизмы эволюции и развития растений.
Авторы отметили, что изучение подобных закономерностей показывает тесную связь между математикой, биологией и информатикой.
Ранее ученых поразила аномальная эволюция кактусов.