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        新的動植物生長自然規則或解開350年之謎

        cnBeta.COM 2021-04-29

          研究人員已經解決了一個有350年歷史的難題,即許多動物的尖銳身體部位是如何生長形成其形狀的, 這些尖銳身體部位包括牙齒、角、爪子、喙、動物外殼,甚至植物的刺和皮刺。

          莫納什大學的一個跨學科小組發現了一個新的生物生長普遍規則,解釋了整個生命樹上尖銳結構形狀的驚人相似性,包括牙齒、角、爪子、喙、動物的殼,甚至植物的刺。動物和植物經常以特定的模式生長,如遵循黃金比例的對數螺旋。有非常簡單的過程產生這些模式,當一個結構的一側以恒定的比例比另一側生長得更快時,就會產生對數螺旋。我們可以把這些稱為 "生長規則",它們幫助我們理解為什么生物體是某些形狀。

          在最近發表在《BMC生物學》上的新研究中,研究小組根據牙齒的形狀如何按照冪律 "層層遞減",展示了一種被稱為 "冪級聯 "的新規則。當象牙變長時,它以非常具體的速度按照 "冪律 "變寬,這是一種數學模式,牙齒的寬度和長度的對數之間存在直線關系。冪律在大自然中隨處可見,例如地震的大小、城市的大小和股市的走勢。

          這種模式適用于許多動物,在巨鯊、霸王龍、猛犸象,甚至人類的牙齒中都有。值得注意的是,這個冪律對爪子、蹄子、角、蜘蛛的獠牙、蝸牛殼、鹿角以及哺乳動物、鳥類和恐龍的嘴都有效。在動物之外,該團隊還在玫瑰花叢和檸檬樹的刺中觀察到了它。

          研究人員表示,遵循這一規則的動物,甚至植物的多樣性是驚人的。令研究人員相當震驚的是,他們幾乎在整個生命王國的所有地方都發現了它,在活著的動物和那些滅絕了數百萬年的動物中都發現了這一規則。

          新的模式擴展了多面手解剖學家、物理學家和數學家克里斯托弗-冉爵士的想法,他是倫敦圣保羅大教堂的設計師。1659年,克里斯托弗-冉爵士提出,蝸牛殼可能是一個扭曲成對數螺旋的圓錐體。新的研究表明,貝殼和其他形狀,如牙齒和角,實際上是冪級數形狀(稱為'冪級數錐體')。

          由于如此多的結構遵循這種生長模式,我們可以用它來預測可能的進化模式。每當動物進化出牙齒、角或爪子時,它們似乎最有可能是這種形狀。如果神話中的動物遵循同樣的自然模式,我們甚至開通預測它們會是什么樣子。

        責任編輯:王超

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