Πώς το κουνουπίδι Romanesco μεγαλώνει σπειροειδείς κώνους φράκταλ

0
Πώς το κουνουπίδι Romanesco μεγαλώνει σπειροειδείς κώνους φράκταλ

Οι σπείρες από στροβιλιζόμενους πράσινους κώνους είναι ένα εντυπωσιακό χαρακτηριστικό ενός κεφαλιού κουνουπιδιού Romanesco. Αυτές οι σπείρες σχηματίζουν επίσης ένα φράκταλ μοτίβο – ένα σύνολο σχημάτων που επαναλαμβάνεται σε πολλαπλές κλίμακες. Οι ερευνητές έχουν τώρα εντοπίσει τα γονίδια που βρίσκονται κάτω από αυτήν την εκπληκτική δομή. Οι τροποποιήσεις στα ίδια γονίδια προκάλεσαν την εμφάνιση ενός κοινού φυτού εργαστηρίου το μοτίβο φράκταλ.

«Το Romanesco είναι ένα από τα πιο εμφανή σχήματα φράκταλ που μπορείτε να βρείτε στη φύση», λέει ο Christophe Godin. Είναι επιστήμονας υπολογιστών στη Γαλλία στην École Normale Supérieure de Lyon. Εκεί, συνεργάζεται με το Εθνικό Ινστιτούτο Έρευνας στην Ψηφιακή Επιστήμη και Τεχνολογία. Χρησιμοποιεί μοντέλα υπολογιστών να μελετήσει πώς τα φυτά αναπτύσσουν ορισμένα σχήματα – όπως οι κώνοι του Romanesco. «Το ερώτημα είναι: Γιατί είναι έτσι;» ρωτάει. Πολλοί επιστήμονες αναζήτησαν μια απάντηση.

Ο Godin ήταν μέλος μιας ομάδας που επικεντρώθηκε σε ένα κοινό εργαστήριο που ονομάζεται Arabidopsis thaliana. Είναι ένα ζιζάνιο φυτό της ίδιας οικογένειας με το λάχανο και τα χόρτα μουστάρδας. Και οι φυτοεπιστήμονες το χρησιμοποιούν τόσο πολύ που κάποιοι το θεωρούν σαν τον εργαστηριακό αρουραίο του φυτικού κόσμου. Η ομάδα του Godin γνώριζε ότι μια παραλλαγή αυτού του φυτού θα μπορούσε να παράγει μικρές δομές που μοιάζουν με κουνουπίδι. Αυτό βοήθησε τους ερευνητές να επικεντρωθούν σε γονίδια που είναι γνωστό ότι καθοδηγούν την ανάπτυξη των λουλουδιών και των βλαστών.

Η ομάδα σχεδίασε ένα μοντέλο υπολογιστή για να προσομοιώσει πολύπλοκα μοτίβα γονιδιακής δραστηριότητας. Στη συνέχεια παρακολούθησαν πώς το μοντέλο πρόβαλε ότι αυτές οι αλλαγές θα επηρέαζαν το σχήμα του φυτού. Μεγάλωσαν επίσης φυτά στο εργαστήριο με συγκεκριμένες αλλαγές γονιδίων.

Αυτά τα πειράματα συνέδεσαν τα πρότυπα ανάπτυξης φράκταλ με τρία γονίδια. Arabidopsis φυτά με αλλαγές σε αυτά τα τρία γονίδια απέκτησαν κεφάλι που μοιάζει με ρομανέσκο. Οι ερευνητές περιέγραψαν τα νέα φράκταλ φυτά τους 9 Ιουλίου σε Επιστήμη.

Δύο από τα τροποποιημένα γονίδια περιορίζουν την ανάπτυξη των λουλουδιών, αλλά πυροδοτούν την ανάπτυξη φυγής βλαστών. Στη θέση ενός λουλουδιού, το φυτό τώρα μεγαλώνει ένα βλαστό. Σε αυτό το βλαστάρι, αναπτύσσεται ένας άλλος βλαστός και ούτω καθεξής, λέει ο συν-συγγραφέας Φρανσουά Παρσί. Είναι φυτοβιολόγος στο Εθνικό Κέντρο Επιστημονικής Έρευνας της Γαλλίας στη Γκρενόμπλ. «Είναι μια αλυσιδωτή αντίδραση».

Οι ερευνητές στη συνέχεια άλλαξαν ένα ακόμη γονίδιο. Η τρίτη αλλαγή αύξησε την περιοχή ανάπτυξης στο τέλος κάθε βλαστού. Αυτό 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».

παρόμοιες αναρτήσεις

Schreibe einen Kommentar