統計研究發現植物枝條生長存在統一規律

2021-01-08 新華網客戶端

  新華社北京7月10日電 西紅柿苗跟腦神經元有什麼共同之處?它們伸展出的「枝丫」形狀相似,這並不是巧合。美國科學家通過統計研究發現,不同植物枝條生長存在統一規律,這一規律可能適用於所有分枝生長的生物系統。

  美國索爾克研究所發表的新聞公報說,該所研究人員與科爾德斯普林實驗室的同行合作,發現在不同生長條件下,不同植物枝條的密度分布都符合高斯函數,枝條在中央最密集,邊緣最稀疏,按「鐘形曲線」的模式變化。

  「鐘形曲線」是兩頭低、中間高的對稱曲線,形狀像古代的大鐘。此前研究發現,人腦神經元分枝的密度分布符合「鐘形曲線」。

  研究人員以高粱、西紅柿和菸草三種農作物為研究對象,觀察約600棵植株幼苗在不同光照、溫度和溼度的條件下生長,定期對它們進行三維掃描,記錄完整結構。分析顯示,所有植株的分枝生長模式都遵循三個原則,除了都符合高斯函數,還都具備分離性和自相似性。分離性是指一個方向上枝條的生長與其他方向的情況無關;自相似性是指所有植物的基本形狀都相同,只是有的拉長了一點,有的壓扁了一點。

  相關論文發表在美國《當代生物學》雜誌上。研究人員說,植物與腦神經元分枝遵循相同規律,顯示其中可能有深層的原因,例如它們可能既要稀疏且互不幹擾的分枝,又要有效地佔滿一個空間。研究人員計劃深入探究其中的分子機制,希望相關發現能用於提高農作物的產量。

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