对多种植物物种来说,根尖的轮廓与桥梁等建筑物中的“悬链线曲线”相匹配。
虽然动物和植物器官的大小和形状因物种而异,但骨骼和根等器官的轮廓似乎在物种之间很常见。这一次,大阪大学、奈良科学技术研究所和神户大学的一组研究人员设计了一种方法来定量分析牙根尖端的轮廓,并对这种明显的共性进行数学验证。令人惊讶的是,我们发现大葱、黄瓜、紫罗兰、nadesico 和波斯菊等不同植物分类组的 10 个物种的根部轮廓都与悬链线曲线相匹配。
悬链线曲线用于世界各地的许多建筑,如悬索桥、拱桥、西班牙的圣家堂等,是产生机械稳定结构的曲线。这一发现还表明,植物根尖具有机械稳定的形状,无论种子和根的差异如何,都形成了相似的悬链线曲线。
此外,通过观察白点根的侧根形成悬链线的过程,并进行引入细胞分裂特性的计算机模拟,(1)根中心的细胞均匀分裂,并在一个发现伸长和(2)根部两端的细胞不分裂这两个性质是形成悬链线曲线的条件。在模拟预测和具有基因突变的拟南芥中,都证实当这两个特性中的任何一个受到干扰时,根尖的轮廓都会偏离悬链线曲线。
这项研究揭示了器官形状的跨物种共性以及导致它们的生物学原理。未来,有望进一步阐明隐藏在动植物器官形状中的共性,并可能应用于有效地在土壤中生长根的技术。