Cabang runcing dari pohon teka-teki monyet. Joshua Bruce Allen/Shutterstock
Jika mata Anda pernah tertuju pada susunan daun pada batang tanaman, tekstur nanas, atau sisik biji pinus, tanpa sadar Anda telah menyaksikan contoh cemerlang pola matematika di alam.
Apa yang menyatukan semua fitur botani ini adalah karakteristik bersama mereka yang tersusun dalam spiral yang mengikuti urutan numerik yang disebut Urutan Fibonacci. Spiral ini, disebut sebagai spiral Fibonacci untuk kesederhanaan, sangat tersebar luas pada tumbuhan dan telah memesona para ilmuwan dari Leonardo da Vinci hingga Charles Darwin.
Begitulah prevalensi spiral Fibonacci pada tumbuhan saat ini yang diyakini mewakili fitur kuno dan sangat dilestarikan, sejak tahap awal evolusi tanaman dan bertahan dalam bentuknya yang sekarang.
Namun, kami baru studi menantang pandangan ini. Kami memeriksa spiral pada daun dan struktur reproduksi tumbuhan fosil yang berumur 407 juta tahun. Anehnya, kami menemukan bahwa semua spiral yang diamati pada spesies khusus ini tidak mengikuti aturan yang sama. Saat ini, hanya sedikit tumbuhan yang tidak mengikuti pola Fibonacci.
Holly-Anne Turner, penulis pertama studi ini, menciptakan model 3D digital Asteroxylon mackiei di University of Edinburgh. Luisa-Marie Dickenmann/Universitas Edinburgh, CC BY-NC-ND
Apa itu spiral Fibonacci?
Spiral sering terjadi di alam dan dapat dilihat pada daun tumbuhan, cangkang hewan, dan bahkan heliks ganda DNA kita. Dalam kebanyakan kasus, spiral ini berhubungan dengan deret Fibonacci – sekumpulan angka yang masing-masing merupakan jumlah dari dua angka sebelumnya (1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, dan seterusnya).
Pola-pola ini tersebar luas pada tumbuhan dan bahkan dapat dikenali dengan mata telanjang. Jika Anda mengambil biji pinus dan melihat dasarnya, Anda dapat melihat sisik kayu membentuk spiral yang menyatu menuju titik perlekatan dengan dahan.
Pada awalnya, Anda mungkin hanya melihat spiral dalam satu arah. Tapi perhatikan baik-baik dan Anda bisa melihat spiral searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam. Sekarang hitung jumlah spiral searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam, dan di hampir setiap kasus jumlah spiral akan berupa bilangan bulat dalam deret Fibonacci.
Kode warna biji pinus yang sama menunjukkan 8 spiral searah jarum jam dan 13 berlawanan arah jarum jam. 8 dan 13 adalah angka berurutan dalam deret Fibonacci. Sandy Hetherington, penulis tersedia
Contoh khusus ini bukanlah kasus yang luar biasa. Di sebuah belajar yang menganalisis 6,000 biji pinus, spiral Fibonacci ditemukan di 97% dari kerucut yang diperiksa.
Spiral Fibonacci tidak hanya ditemukan di kerucut pinus. Mereka umum di organ tanaman lain seperti daun dan bunga.
Jika Anda melihat ujung pucuk berdaun, seperti pohon teka-teki monyet, Anda dapat melihat daun tersusun dalam bentuk spiral yang dimulai dari ujung dan secara bertahap melingkari batangnya. A belajar dari 12,000 spiral dari lebih dari 650 spesies tanaman menemukan bahwa spiral Fibonacci terjadi pada lebih dari 90% kasus.
Karena frekuensinya dalam spesies tumbuhan hidup, telah lama dianggap bahwa spiral Fibonacci kuno dan sangat terlestarikan di semua tumbuhan. Kami berangkat untuk menguji hipotesis ini dengan penyelidikan fosil tanaman awal.
Contoh tumbuhan hidup dengan Fibonacci spiral. Dari kiri ke kanan: spiral di daun pohon teka-teki monyet, kerucut pinus, dan bunga aster tepi laut. Sandy Hetherington, penulis tersedia
Spiral Non-Fibonacci pada tanaman awal
Kami memeriksa susunan daun dan struktur reproduksi pada kelompok tumbuhan pertama yang diketahui telah mengembangkan daun, disebut clubmosses.
Secara khusus, kami mempelajari fosil tumbuhan dari spesies clubmoss yang telah punah Asteroksilon mackiei. Fosil yang kami pelajari sekarang disimpan dalam koleksi museum di Inggris dan Jerman, tetapi awalnya dikumpulkan dari Rijang Rhynie – situs fosil di Skotlandia utara.
Kami mengambil gambar irisan tipis fosil dan kemudian menggunakan teknik rekonstruksi digital untuk memvisualisasikan susunannya Asteroxylon mackiei's daun dalam 3D dan mengukur spiral.
Berdasarkan analisis ini, kami menemukan bahwa susunan daun sangat bervariasi Asteroksilon mackiei. Faktanya, spiral non-Fibonacci adalah susunan yang paling umum. Penemuan spiral non-Fibonacci pada fosil awal semacam itu mengejutkan karena sangat langka pada spesies tumbuhan hidup saat ini.
Rekonstruksi kehidupan fosil Asteroxylon mackiei. Matt Humpage/Studio Rogue Utara, CC BY-NC-ND
Sejarah evolusi yang berbeda
Temuan ini mengubah pemahaman kita tentang spiral Fibonacci pada tumbuhan darat. Mereka berpendapat bahwa spiral non-Fibonacci kuno di clubmosses, menjungkirbalikkan pandangan bahwa semua tanaman berdaun mulai tumbuh daun yang mengikuti pola Fibonacci.
Selain itu, ini menunjukkan bahwa evolusi daun dan spiral Fibonacci pada clubmosses memiliki sejarah evolusi yang berbeda dari kelompok tumbuhan hidup lainnya saat ini, seperti pakis, tumbuhan runjung, dan tumbuhan berbunga. Ini menunjukkan bahwa spiral Fibonacci muncul secara terpisah berkali-kali sepanjang evolusi tumbuhan.
Pekerjaan ini juga menambah potongan teka-teki dari pertanyaan evolusioner utama – mengapa spiral Fibonacci begitu umum pada tanaman saat ini?
Pertanyaan ini terus menimbulkan perdebatan di kalangan ilmuwan. Berbagai hipotesis telah diajukan, termasuk untuk memaksimalkan jumlah cahaya bahwa setiap daun menerima atau ke mengemas benih secara efisien. Tapi temuan kami menyoroti bagaimana wawasan dari fosil dan tanaman seperti clubmosses dapat memberikan petunjuk penting dalam menemukan jawaban.
Tentang Penulis
Sandy Hetherington, Ahli Biologi Evolusi Tumbuhan, Universitas Edinburgh dan Holly-Anne Turner, Kandidat PhD, Palaeobotani, University College Cork
Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.
Buku tentang Lingkungan dari daftar Penjual Terbaik Amazon
"Musim Semi Sunyi"
oleh Rachel Carson
Buku klasik ini adalah tengara dalam sejarah lingkungan hidup, menarik perhatian pada efek berbahaya pestisida dan dampaknya terhadap alam. Karya Carson membantu menginspirasi gerakan lingkungan modern dan tetap relevan hingga saat ini, karena kami terus bergulat dengan tantangan kesehatan lingkungan.
Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan
"Bumi yang Tidak Dapat Dihuni: Kehidupan Setelah Pemanasan"
oleh David Wallace-Wells
Dalam buku ini, David Wallace-Wells memberikan peringatan keras tentang dampak buruk perubahan iklim dan kebutuhan mendesak untuk mengatasi krisis global ini. Buku ini mengacu pada penelitian ilmiah dan contoh dunia nyata untuk memberikan pandangan serius tentang masa depan yang kita hadapi jika kita gagal mengambil tindakan.
Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan
"Kehidupan Tersembunyi Pohon: Apa yang Mereka Rasakan, Bagaimana Mereka Berkomunikasi? Penemuan dari Dunia Rahasia"
oleh Peter Wohlleben
Dalam buku ini, Peter Wohlleben menjelajahi dunia pohon yang menakjubkan dan perannya dalam ekosistem. Buku ini mengacu pada penelitian ilmiah dan pengalaman Wohlleben sendiri sebagai rimbawan untuk menawarkan wawasan tentang cara kompleks pohon berinteraksi satu sama lain dan alam.
Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan
"Rumah Kami Terbakar: Adegan Keluarga dan Planet dalam Krisis"
oleh Greta Thunberg, Svante Thunberg, dan Malena Ernman
Dalam buku ini, aktivis iklim Greta Thunberg dan keluarganya memberikan kisah pribadi tentang perjalanan mereka untuk meningkatkan kesadaran tentang kebutuhan mendesak untuk mengatasi perubahan iklim. Buku ini memberikan kisah yang kuat dan mengharukan tentang tantangan yang kita hadapi dan perlunya tindakan.
Klik untuk info lebih lanjut atau untuk memesan
"Kepunahan Keenam: Sejarah yang Tidak Wajar"
oleh Elizabeth Kolbert
Dalam buku ini, Elizabeth Kolbert mengeksplorasi kepunahan massal spesies yang sedang berlangsung yang disebabkan oleh aktivitas manusia, dengan memanfaatkan penelitian ilmiah dan contoh dunia nyata untuk memberikan gambaran serius tentang dampak aktivitas manusia terhadap alam. Buku ini menawarkan ajakan bertindak yang menarik untuk melindungi keragaman kehidupan di Bumi.
