Temuan baru ini menghancurkan keyakinan lama tentang spiral Fibonacci

Daun pohon teka-teki monyet menunjukkan spiral Fibonacci. Kredit: Foto oleh Dr Sandy Hetherington.

Model 3D dari fosil tanaman berumur 407 juta tahun telah mengubah pemahaman kita tentang evolusi daun. Studi ini juga memberikan perspektif baru tentang pola luar biasa yang diamati pada tumbuhan.

Susunan daun pada tumbuhan awal berbeda dari banyak tumbuhan masa kini, sehingga menantang kepercayaan populer tentang permulaan pola matematika terkenal yang diamati di alam, menurut penelitian terbaru. Hasilnya menunjukkan bahwa konfigurasi spiral khas daun yang kita lihat di alam saat ini tidak lazim pada tumbuhan terestrial pertama yang pertama kali muncul di planet kita.

Sebaliknya, tanaman purba ditemukan memiliki jenis siput lain. Hal ini meniadakan teori lama tentang evolusi spiral daun tanaman, yang menyatakan bahwa mereka berevolusi melalui dua jalur evolusi yang terpisah. Entah itu pusaran angin puting beliung yang luas atau pusaran angin puting beliung yang rumit DNA Heliks ganda Spiral bersifat umum dan sebagian besar dapat dijelaskan dengan deret Fibonacci deret matematika terkenal.

Dinamakan berdasarkan nama ahli matematika Italia Leonardo Fibonacci, barisan ini menjadi dasar bagi banyak pola alam yang paling efisien dan mengesankan. Spiral biasa terjadi pada tumbuhan, dengan spiral Fibonacci membentuk lebih dari 90% spiral. Kepala bunga matahari, buah pinus, nanas, dan tanaman hias sukulen semuanya memiliki spiral khas pada kelopak bunga, daun, atau biji.

Batang fosil cetakan 3D ditempatkan di sebelah lycophytes hidup. kredit: dr. Sandy Hetherington

Mengapa spiral Fibonacci, yang juga dikenal sebagai kode rahasia alam, begitu umum terdapat pada tumbuhan telah membingungkan para ilmuwan selama berabad-abad, namun asal usul evolusi mereka sebagian besar telah diabaikan.

Berdasarkan distribusinya yang luas, telah lama diasumsikan bahwa spiral Fibonacci adalah fitur kuno yang berevolusi pada tumbuhan darat pertama dan sebagian besar dilestarikan pada tumbuhan. Namun, tim internasional yang dipimpin oleh Universitas Edinburgh telah membantah teori tersebut dengan ditemukannya spiral non-Fibonacci pada fosil tumbuhan berusia 407 juta tahun.

Dengan menggunakan teknik rekonstruksi digital, para peneliti menghasilkan model 3D pertama dari pucuk daun pada fosil tanaman alga Astroksilon Maki Anggota kelompok tumbuhan berdaun tertua.

Fosil yang terawetkan dengan sangat baik ini ditemukan di situs penggalian rijang Rhynie yang terkenal, sebuah deposit sedimen Skotlandia di dekat desa Rhynie di Aberdeenshire. Situs ini berisi bukti beberapa ekosistem tertua di planet ini – ketika tumbuhan darat pertama kali berevolusi dan secara bertahap mulai menutupi permukaan bumi yang berbatu, sehingga dapat dihuni.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa daun merupakan struktur reproduksi Astroksilon Makibiasanya tersusun dalam spiral non-Fibonacci dan jarang ditemukan pada tumbuhan saat ini.

Hal ini mengubah pemahaman para ilmuwan tentang spiral Fibonacci pada tumbuhan darat. Hal ini menunjukkan bahwa spiral non-Fibonacci umum terjadi pada alga purba dan evolusi spiral daun menyimpang menjadi dua jalur terpisah. Lumut daun purba memiliki sejarah evolusi yang sangat berbeda dari kelompok tumbuhan besar lainnya saat ini seperti pakis, tumbuhan runjung, dan tumbuhan berbunga.

Daun yang tersusun secara spiral dapat dikenali pada ujung pucuk fosil Astroksilon Maki. Bagian tipis fosil nomor GLAHM Kid 2554 di The Hunterian Collections, Universitas Glasgow. Kredit: Foto oleh Sandy Hetherington. Nomor spesimen GLAHM Kid 2554 di The Hunterian Collections, Universitas Glasgow

Tim membuat model 3D Astroksilon Makiyang punah lebih dari 400 juta tahun yang lalu, melalui kerja sama dengan seniman digital Matt Homepage, menggunakan rendering digital dan pencetakan 3D.

Studi ini juga melibatkan peneliti dari University College Cork, Irlandia, Münster University, Jerman, dan Northern Rouge Studios, Inggris.

Dr Sandy Hetherington, ahli paleobiologi evolusi dan pemimpin proyek di Universitas Edinburgh, mengatakan: “Model Asteroxylon mackiei kami memungkinkan kami untuk memeriksa susunan daun dalam 3D untuk pertama kalinya. Teknologi pencetakan 3D pada tanaman berusia 407 juta tahun fosil dan memegangnya di tangan Anda sungguh luar biasa. Temuan kami memberikan perspektif baru tentang evolusi spiral Fibonacci pada tumbuhan.

Holly Ann Turner, yang mengerjakan proyek ini sebagai mahasiswa sarjana di Universitas Edinburgh dan penulis pertama studi tersebut, mengatakan: Astroksilon Maki Ini adalah salah satu contoh tumbuhan berdaun paling awal dalam catatan fosil. Dengan menggunakan rekonstruksi ini, kami dapat melacak spiral daun di sekitar batang fosil tumbuhan berusia 407 juta tahun ini. Analisis kami terhadap susunan daun di Asteroxylon menunjukkan bahwa alga paling awal berevolusi dengan pola spiral non-Fibonacci.

Referensi: “Daun dan Kista Spora Berevolusi dalam Spiral Non-Fibonacci Langka pada Tanaman Berdaun Awal” oleh Holly Ann Turner, Matthew Homepage, Hans Kerb, dan Alexander J. Hetherington, 15 Juni 2023, Tersedia Di Sini. Sains.
doi: 10.1126/science.adg4014

Studi ini didanai oleh Riset dan Inovasi Inggris (UKRI), Royal Society, dan German Research Foundation.