Van zonnebloemen en dennenappels tot broccoli en ananas, maar ook tal van bladeren: allemaal volgen ze de fibonaccireeks. Tot nu toe werd gedacht dat dit al sinds het begin van de evolutie zo gaat, maar nieuw onderzoek toont aan dat de vroegste planten er anders uitzagen.
Even opfrissen: het beroemde wiskundige patroon, dat Fibonacci, officieel Leonardo van Pisa geheten, al in 1202 ontdekte, gaat als volgt: 0, 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, et cetera. Het nieuwe cijfer in de reeks is dus een optelsom van de voorgaande twee cijfers. Veel vormen in de natuur blijken aan deze formule te voldoen. De verklaring is minder mysterieus dan je denkt: het is in veel gevallen gewoon de beste manier om dingen te rangschikken. De zonnebloem kan op deze manier bijvoorbeeld de meeste zaden kwijt. En hoe meer zaden, hoe beter de voortplanting zal gaan. De blaadjes van planten zitten dan weer volgens het fibonaccipatroon aan de steel, omdat ze dan het meeste zonlicht opvangen. Ruim 90 procent van alle spiralen die voorkomen bij bloemblaadjes, zaden of bladeren volgt het bekende spiraalvormige patroon.
Twee evolutionaire richtingen
Maar dat is dus niet altijd zo geweest. De bladeren van de eerste planten die op Aarde groeiden, hadden een ander type spiraal. Dit weerlegt het idee dat er één evolutionaire lijn is waarin planten zich hebben ontwikkeld. Dat werd altijd gedacht omdat het patroon zo wijdverspreid is. Maar vermoedelijk zijn er dus twee verschillende evolutionaire paden.
Tot die ontdekking kwamen onderzoekers van de University of Edinburgh, nadat ze een 407 miljoen jaar oud fossiel vonden van een plant, die geen Fibonacci-spiraal had.
Met digitale reconstructietechnieken maakten de wetenschappers de eerste 3D-modellen van de bladeren van een fossiele wolfsklauw, de Asteroxylon mackiei, die tot de allereerste groep bladerrijke planten behoort. Het bijzonder goed bewaard gebleven fossiel werd gevonden op de beroemde vindplaats de Rhynie Chert, een sedimentafzetting bij het Schotse Aberdeenshire. De plek bevat bewijs van een van de eerste ecosystemen ter wereld, toen landplanten zich voor het eerst ontwikkelden en langzaam het rotsachtige oppervlak van de Aarde bedekten, waardoor de planeet leefbaar werd.
Vroeger ging het anders
Het 3D-model onthulde dat de bladeren en zaden van de fossiele wolfsklauw voornamelijk waren gerangschikt in niet-fibonacci-spiralen, die zeldzaam zijn bij moderne planten. De wetenschappers kwamen tot die conclusie door de spiralen met de klok mee en tegen de klok in te tellen. En wat viel op: het betrof steeds 7 en 8 of 4 en 5 spiralen, geen fibonaccicijfers dus. Aangezien de wolfsklauw de vroegste plantenfamilie vormt, ziet het er naar uit dat de niet-fibonaccispiralen er eerst waren en dat daarna pas de fibonaccibladeren ontstonden.
“Ons model van de Asteroxylon mackiei maakt het voor het eerst mogelijk om de rangschikking van fossiele bladeren in 3D te bestuderen. Het is ongelooflijk dat we met behulp van 3D-printen een 407 miljoen jaar oud bladfossiel in onze handen kunnen houden”, zegt hoofdonderzoeker Sandy Hetherington van de University of Edinburgh. “Onze bevindingen bieden een nieuw perspectief op de evolutie van de fibonacci-spiralen in planten.”
Geen gegeven
Onderzoeker Holly-Anne Turner is het met haar eens. “De wolfsklauw Asteroxylon mackiei is een van de oudste voorbeelden van een plant met bladeren in ons fossielenbestand. Door de 3D-reconstructies konden we de afzonderlijke spiralen van bladeren opsporen rond de stelen van deze honderden miljoenen jaren oude fossielen. Onze analyse van de bladrangschikking in de wolfsklauw toont aan dat de allereerste planten bladeren hadden die niet het spiraalvormige fibonaccipatroon volgden.”
Dit zet de theorie over fibonaccispiralen in de natuur op zijn kop. Dit patroon blijkt helemaal geen gegeven te zijn in de evolutie, want de bladeren van de vroegste wolfsklauw hadden dus een heel andere evolutionaire geschiedenis dan de meeste hedendaagse plantenfamilies, zoals varens, coniferen of bloeiende planten.
