Une étude fossile met en lumière des spirales célèbres trouvées dans la nature

Les résultats indiquent que la disposition des feuilles en spirales distinctives, qui sont courantes dans la nature aujourd’hui, n’était pas courante dans les plantes terrestres les plus anciennes qui ont d’abord peuplé la surface de la terre.

Au lieu de cela, les plantes anciennes se sont avérées avoir un autre type de spirale. Cela nie une théorie de longue date sur l’évolution des spirales des feuilles des plantes, indiquant qu’elles ont évolué sur deux voies évolutives distinctes.

Qu’il s’agisse du vaste tourbillon d’un ouragan ou des spirales complexes de la double hélice de l’ADN, les spirales sont courantes dans la nature et la plupart peuvent être décrites par la célèbre série mathématique de la séquence de Fibonacci.

Nommée d’après le mathématicien italien Leonardo Fibonacci, cette séquence constitue la base de nombreux modèles les plus efficaces et les plus étonnants de la nature.

Les spirales sont courantes dans les plantes, les spirales de Fibonacci représentant plus de 90 % des spirales. Les têtes de tournesol, les pommes de pin, les ananas et les plantes d’intérieur succulentes incluent toutes ces spirales distinctives dans leurs pétales de fleurs, leurs feuilles ou leurs graines.

Pourquoi les spirales de Fibonacci, également connues sous le nom de code secret de la nature, sont si courantes chez les plantes a laissé les scientifiques perplexes pendant des siècles, mais leur origine évolutive a été largement ignorée.

Sur la base de leur large distribution, on a longtemps supposé que les spirales de Fibonacci étaient une caractéristique ancienne qui a évolué dans les premières plantes terrestres et est devenue hautement conservée dans les plantes.

Cependant, une équipe internationale dirigée par l’Université d’Édimbourg a renversé cette théorie avec la découverte de spirales non-Fibonacci dans un fossile végétal vieux de 407 millions d’années.

À l’aide de techniques de reconstruction numérique, les chercheurs ont produit les premiers modèles 3D de pousses feuillues dans le clubmoss fossile Asteroxylon mackiei — un membre du premier groupe de plantes feuillues.

Le fossile exceptionnellement préservé a été trouvé dans le célèbre site fossilifère du chert de Rhynie, un dépôt sédimentaire écossais près du village de Rhynie dans l’Aberdeenshire.

Le site contient des preuves de certains des premiers écosystèmes de la planète – lorsque les plantes terrestres ont d’abord évolué et ont progressivement commencé à recouvrir la surface rocheuse de la terre, la rendant habitable.

Les résultats ont révélé que les feuilles et les structures de reproduction dans Asteroxylon mackieiétaient le plus souvent disposés en spirales non Fibonacci qui sont rares chez les plantes aujourd’hui.

Cela transforme la compréhension des scientifiques des spirales de Fibonacci dans les plantes terrestres. Cela indique que les spirales non-Fibonacci étaient courantes dans les anciennes lycopodes et que l’évolution des spirales de feuilles a divergé en deux voies distinctes.

Les feuilles des anciennes lycopodes avaient une histoire évolutive entièrement distincte des autres grands groupes de plantes d’aujourd’hui, comme les fougères, les conifères et les plantes à fleurs.

L’équipe a créé le modèle 3D de Asteroxylon mackieiqui a disparu depuis plus de 400 millions d’années, en travaillant avec l’artiste numérique Matt Humpage, en utilisant le rendu numérique et l’impression 3D.

La recherche, publiée dans la revue Science, a été financée par UK Research and Innovation (UKRI), la Royal Society et la German Research Foundation.

L’étude a également impliqué des chercheurs de l’University College Cork, en Irlande, de l’Université de Münster, en Allemagne et de Northern Rogue Studios, au Royaume-Uni.

Le Dr Sandy Hetherington, paléobiologiste de l’évolution et responsable du projet à l’Université d’Édimbourg, a déclaré :

“Notre modèle d’Asteroxylon mackiei nous permet d’examiner pour la première fois l’arrangement des feuilles en 3D. La technologie permettant d’imprimer en 3D des fossiles de plantes vieux de 407 millions d’années et de les tenir dans votre main est vraiment incroyable.

“Nos découvertes donnent une nouvelle perspective sur l’évolution des spirales de Fibonacci chez les plantes.”

Holly-Anne Turner, qui a travaillé sur le projet en tant qu’étudiante de premier cycle à l’Université d’Édimbourg et est la première auteure de l’étude, a déclaré :

“Le clubmoss Asteroxylon mackiei est l’un des premiers exemples d’une plante à feuilles dans les archives fossiles.

“En utilisant ces reconstructions, nous avons pu suivre des spirales individuelles de feuilles autour des tiges de ces plantes fossiles vieilles de 407 millions d’années. Notre analyse de la disposition des feuilles chez Asteroxylon montre que les mousses très précoces ont développé des motifs en spirale non Fibonacci.”