Πώς το κουνουπίδι Romanesco σχηματίζει τα σπειροειδή φράκταλ του

Οι στροβιλιζόμενοι πράσινοι κώνοι που αποτελούν το κεφάλι του κουνουπιδιού Romanesco σχηματίζουν επίσης ένα μοτίβο φράκταλ – αυτό που επαναλαμβάνεται σε πολλαπλές κλίμακες. Τώρα, τα γονίδια που βρίσκονται στη βάση αυτής της εκπληκτικής δομής έχουν εντοπιστεί, και το μοτίβο φράκταλ έχει αντιγραφεί σε ένα κοινό εργαστήριο, Arabidopsis thalianaαναφέρουν οι ερευνητές στις 9 Ιουλίου Επιστήμη.

«Το Romanesco είναι ένα από τα πιο εμφανή σχήματα φράκταλ που μπορείτε να βρείτε στη φύση», λέει ο Christophe Godin, επιστήμονας υπολογιστών στο Εθνικό Ινστιτούτο Έρευνας στην Ψηφιακή Επιστήμη και Τεχνολογία που εδρεύει στο ENS de Lyon στη Γαλλία. «Το ερώτημα είναι γιατί συμβαίνει αυτό;» Η απάντηση διέφευγε εδώ και καιρό τους επιστήμονες.

Ο Godin και οι συνάδελφοί του γνώριζαν έναν Arabidopsis παραλλαγή θα μπορούσε να παράγει μικρές δομές που μοιάζουν με κουνουπίδι. Έτσι η ομάδα χειρίστηκε τα γονίδια του Α. θαλιάνα τόσο σε προσομοιώσεις υπολογιστή όσο και σε αναπτυσσόμενα πειράματα στο εργαστήριο. Η εργασία με το φυτό που μελετήθηκε εκτενώς βοήθησε τους ερευνητές να απλοποιήσουν τα πειράματά τους και να αποστάξουν τον βασικό μηχανισμό fractal-ωοτοκίας (SN: 15/6/21).

Με την αλλαγή τριών γονιδίων, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα ρομανέσκο Α. θαλιάνα. Δύο από αυτές τις γενετικές τροποποιήσεις παρεμπόδισαν την ανάπτυξη των λουλουδιών και προκάλεσαν την ανάπτυξη φυγής βλαστών. Στη θέση ενός λουλουδιού, το φυτό αναπτύσσει ένα βλαστό, και σε αυτό το βλαστό, αναπτύσσει έναν άλλο βλαστό, και ούτω καθεξής, λέει ο φυτοβιολόγος François Parcy στο CNRS στο Παρίσι. «Είναι μια αλυσιδωτή αντίδραση».

Οι ερευνητές στη συνέχεια άλλαξαν ένα άλλο γονίδιο, το οποίο αύξησε την περιοχή ανάπτυξης στο τέλος κάθε βλαστού και παρείχε χώρο για σχηματισμό σπειροειδών κωνικών φράκταλ. «Δεν χρειάζεται να αλλάξετε πολύ τη γενετική για να εμφανιστεί αυτή η μορφή», λέει ο Parcy. Το επόμενο βήμα της ομάδας, λέει, «θα είναι να χειριστεί αυτά τα γονίδια στο κουνουπίδι».