Ученые нашли «алгоритм природы» в листьях китайского денежного растения
Биологи из Cold Spring Harbor Laboratory нашли в листьях Pilea peperomioides природный аналог диаграммы Вороного. Этот геометрический принцип помогает объяснить, как жилки листа образуют петли вокруг пор и решают задачу распределения пространства без «измерений».
Источник: Nick Wurm/CSHL. Китайское денежное растение.
МОСКВА, 13 мая. /Новости науки/. Китайское денежное растение Pilea peperomioides помогло ученым найти природный пример диаграммы Вороного — геометрического способа делить пространство вокруг центральных точек. К такому выводу пришли биологи из Cold Spring Harbor Laboratory, сообщила пресс-служба лаборатории.
Диаграмма Вороного — это способ разделить пространство вокруг нескольких точек. Каждая область в такой схеме относится к ближайшей точке-центру. Например, если на карте есть несколько школ, диаграмма Вороного покажет районы, где жители находятся ближе к одной школе, чем к любой другой. Такой принцип используют в геометрии, городском планировании, связи, компьютерной графике и анализе природных узоров.
Похожие узоры часто встречаются в природе. Их можно увидеть, например, в окраске жирафов. Но обычно у таких природных рисунков нет четко видимых «центров», вокруг которых строится узор. В листьях китайского денежного растения ученые нашли редкое исключение.
Китайское денежное растение, или Pilea peperomioides, — это многолетнее комнатное растение с круглыми плоскими листьями на длинных черешках. Оно родом из китайских провинций Юньнань и Сычуань. Его часто выращивают дома и дарят на новоселье: из-за формы листьев, похожих на монеты, растение связывают с удачей и достатком. Для ученых оно интересно тем, что на его листьях хорошо видны поры и сеть жилок, по которым движутся вода и питательные вещества.
Ученые нанесли на карту расположение пор и жилок растения и увидели, что жилки образуют вокруг пор природный вариант диаграммы Вороного.
Затем исследователи описали возможный «природный алгоритм» этого процесса. Оказалось, что растения не могут измерять расстояния так, как это делают люди. Вместо этого они используют местные биологические взаимодействия и за счет них приходят к похожему геометрическому решению.
Такие природные алгоритмы помогают понять поведение организмов и устройство живых форм.
Ученые считают, что это открытие поможет лучше понять, как растения решают сложные задачи роста и формы. В более широком смысле работа может дать новый подход к изучению математических принципов, которые лежат в основе развития, эволюции и живых систем.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Диаграмма Вороного — это способ разделить пространство вокруг нескольких точек. Каждая область в такой схеме относится к ближайшей точке-центру. Например, если на карте есть несколько школ, диаграмма Вороного покажет районы, где жители находятся ближе к одной школе, чем к любой другой. Такой принцип используют в геометрии, городском планировании, связи, компьютерной графике и анализе природных узоров.
Похожие узоры часто встречаются в природе. Их можно увидеть, например, в окраске жирафов. Но обычно у таких природных рисунков нет четко видимых «центров», вокруг которых строится узор. В листьях китайского денежного растения ученые нашли редкое исключение.
Китайское денежное растение, или Pilea peperomioides, — это многолетнее комнатное растение с круглыми плоскими листьями на длинных черешках. Оно родом из китайских провинций Юньнань и Сычуань. Его часто выращивают дома и дарят на новоселье: из-за формы листьев, похожих на монеты, растение связывают с удачей и достатком. Для ученых оно интересно тем, что на его листьях хорошо видны поры и сеть жилок, по которым движутся вода и питательные вещества.
Ученые нанесли на карту расположение пор и жилок растения и увидели, что жилки образуют вокруг пор природный вариант диаграммы Вороного.
Затем исследователи описали возможный «природный алгоритм» этого процесса. Оказалось, что растения не могут измерять расстояния так, как это делают люди. Вместо этого они используют местные биологические взаимодействия и за счет них приходят к похожему геометрическому решению.
Такие природные алгоритмы помогают понять поведение организмов и устройство живых форм.
Ученые считают, что это открытие поможет лучше понять, как растения решают сложные задачи роста и формы. В более широком смысле работа может дать новый подход к изучению математических принципов, которые лежат в основе развития, эволюции и живых систем.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
