Myslíte si, že vidíte vzor. S největší pravděpodobností se jedná o apofenii. Tak se nazývá lidská touha nacházet spojení tam, kde žádné nejsou. Dívejte se dostatečně dlouho na oblak a uvidíte tam tvář bývalého partnera nebo mořského koníka. Toto je chyba v našem neuronovém zapojení. Ale příroda? Příroda to někdy dělá schválně.
Saket Navlakha, odborný asistent v Cold Spring Harbor Laboratory, to ví. Hledá skryté kódy. A našli jste jeden v rostlině, kterou pravděpodobně ignorujete od roku 2012.
Toto je čínský strom peněz. Pilea peperomioides.
Jedná se o běžnou pokojovou rostlinu. Kulaté listy. Dárky k svátku. Vypadá to neškodně. Ale uvnitř těch listů je skrytá mapa. Přísná geometrická struktura zvaná Voronoiův diagram.
Geometrie prostoru
Co je Voronoiův diagram? Toto je způsob rozdělení prostoru.
Představte si školní obvody. Každé dítě žije v oblasti nejblíže konkrétní škole. Pokud nakreslíte čáry mezi těmito zónami, pak každý bod na takové čáře bude ve stejné vzdálenosti od obou škol. Toto je Voronoiův princip. Využívají toho urbanisté. Používá se při návrhu počítačových sítí.
“Voronoiovy diagramy byly používány po staletí… od plánování města po návrh sítě,” poznamenává Navlakha. Tato matematika je stará. Ale jeho aplikace v biologii je vzácná.
Příroda tento princip někdy napodobuje. Skvrny na kůži žiraf připomínají Voronoi triangulaci. Téměř podobné, ale rozmazané. Neexistují žádná jasná centra. Navlakha a jeho bývalý student Qichi Zheng pečlivě studovali strom peněz. V tomto případě byla centra skutečná. Dobře definované. Žádné dvojsmysly.
Viděli to okamžitě. Přirozená výjimka z běžného biologického hluku.
Příspěvky, póry a algoritmy
Tyto rostliny jsou trvalky z provincií Yunnan a Sichuan. Transportují vodu a živiny uzavřeným systémem. Listy mají póry zvané hydatody. Právě přes ně voda odchází nebo vstupuje.
Co obklopuje každý pór? Síť retikulární elektroinstalace. Nerozšíří se náhodně. Zastaví se přesně v okamžiku, kdy se setkají s kabeláží sousedních pórů.
Navlakha a Zheng zmapovali tento proces. Příspěvky nefungovaly náhodně. Dodržovali pravidla. Aby pochopili mechanismus, pozvali Przemislava Przusinkeviče. Je to ta samá osoba. Po desetiletí studoval, jak si rostliny vytvářejí kabeláž.
Společně izolovali algoritmus. “Přirozený kód” řídící růst.
Tady je šmrnc.
Rostliny neumí měřit. Nemají pravítko. Bez GPS. Nepočítají podvědomě vzdálenost k nejbližšímu póru.
„Na rozdíl od lidí nemohou rostliny explicitně měřit vzdálenosti,“ říká Zheng. Nyní pracuje v Allenově institutu a pokračuje v odhalování této záhady. “Místo toho se spoléhají na místní biologické interakce, aby dosáhli stejného výsledku Voronoi.”
Rostlina reaguje na to, co je poblíž. Jednoduché místní akce. Globální řád vzniká z drobného chaosu. A funguje to.
Proč jsou tyto řádky důležité
Jedná se o fúzi. Klasická geometrie. Moderní botanika. Informatika. To vše v hrnci za 12 dolarů.
“Stejně jako lidé musí přežít, aby zůstali naživu, totéž platí pro ostatní organismy.”
Zní to těžce. Ale je to praktické. Organismy řeší problémy, aby přežily. Problémem zde byla alokace zdrojů. Řešení bylo nalezeno v geometrii.
Przusinkiewicz si všímá důležitosti objevu. Tvorba retikulárních drátků zůstala „duchem“ – otevřená otázka visící nad botanikou po celá desetiletí. Proč dráty tvoří tyto konkrétní smyčky?
“Konečně máme věrohodnou odpověď,” řekl. Čínský peněžní strom vyřešil hádanku, kterou jsme ani nestihli úplně zformulovat.
Plánuje se tato evoluce dopředu? Nepravděpodobné. Je to opět výhra pro efektivitu. Jednoduchá pravidla vytvářejí složité tvary.
Navlakha chce hledat dál. Věří, že tato práce nakonec ovlivní naše chápání samotné evoluce. Matematické principy, které jsou základem života, jsou starší než počítače. Právě je doháníme.
Rostlina tam jen sedí. Čekání. Počítá se, dokud nezapomenete zalít. 🌿
