Vous pensez voir un modèle. Probablement une apopénie. C’est le terme sophistiqué désignant le besoin humain de relier des points qui ne vont pas vraiment ensemble. Regardez assez longtemps un nuage et vous trouverez le visage de votre ex. Ou un hippocampe. C’est un problème dans le câblage. Mais la nature ? Parfois, cela le signifie réellement.
Saket Navlakha le sait. Professeur agrégé au Cold Spring Harbor Laboratory, il traque ces codes cachés. Il en a trouvé un dans une usine que vous avez probablement ignorée depuis 2012.
L’usine monétaire chinoise. Pilea peperomioides.
C’est une plante d’intérieur. Feuilles rondes. Offert pendant les vacances. Assez inoffensif. À l’intérieur de ces feuilles se trouve une carte. Une disposition géométrique stricte appelée diagramme de Voronoi.
La géométrie de l’espace
Qu’est-ce qu’un diagramme de Voronoï ? C’est une façon de diviser l’espace.
Pensez aux districts scolaires. Chaque enfant vit dans la zone la plus proche d’une école spécifique. Vous tracez des lignes entre ces zones. Ces lignes sont à égale distance des écoles. C’est Voronoï. Les urbanistes l’utilisent. Les réseaux informatiques l’utilisent.
“Les diagrammes de Voronoï sont utilisés depuis des siècles… allant de la planification urbaine à la conception de réseaux.” Navlakha note que ce n’est pas nouveau. Le calcul est vieux. L’application à la biologie ? Rare.
La nature fait parfois semblant. Les taches de girafes ressemblent à des pavages de Voronoï. Fermer, bien sûr. Mais flou. Manque de centres clairs. Navlakha et son ancien élève, Cici Zheng, ont examiné de plus près l’usine monétaire. Celui-ci avait de véritables centres. Définition claire. Aucune ambiguïté.
Ils l’ont vu immédiatement. Une exception naturelle au bruit biologique habituel.
Veines, pores et algorithmes
Ces plantes sont des plantes vivaces du Yunnan et du Sichuan. Ils envoient de l’eau et des nutriments via un système en boucle. Les feuilles ont des pores appelés hydathodes. L’eau sort ou entre ici.
Autour de chaque pore ? Un réseau de veines réticulées. Ils ne se contentent pas d’errer. Ils s’arrêtent précisément lorsqu’ils rencontrent les veines des pores voisins.
Navlakha et Zheng ont cartographié cela. Les veines n’ont pas deviné. Ils suivaient les règles. Pour comprendre le mécanisme, ils ont appelé Przemysław Prusinkieuicz. C’est le gars. Il passe des décennies à étudier comment les plantes construisent leurs propres veines.
Ensemble, ils ont isolé l’algorithme. Le « code naturel » moteur de la croissance.
Voici le kicker.
Les plantes ne peuvent pas mesurer. Pas de dirigeant. Pas de GPS. Ils ne calculent pas consciemment la distance jusqu’au pore le plus proche.
“Contrairement aux humains, les plantes ne peuvent pas mesurer explicitement les distances”, explique Zheng. Elle est maintenant à l’Institut Allen et continue de réfléchir. “Au lieu de cela, ils s’appuient sur une interaction biologique locale pour obtenir le même résultat de Voronoi.”
La plante réagit à ce qui se trouve à côté d’elle. Déménagements locaux simples. L’ordre mondial émerge d’un petit chaos. Ça marche.
Pourquoi les lignes sont importantes
C’est une fusion. Géométrie classique. Botanique moderne. L’informatique. Le tout dans une plante en pot à 12 $.
« Tout comme les humains doivent survivre pour survivre, il en va de même pour les autres organismes. »
Cela semble lourd. Mais c’est pratique. Les organismes résolvent des problèmes pour rester en vie. Le problème ici était la répartition des ressources. La solution était la géométrie.
Prusinkiewiecz en souligne l’importance. La formation de veines réticulées était un fantôme. Une question ouverte qui plane sur la botanique depuis des décennies. Pourquoi les veines bouclent-elles ainsi ?
“Nous avons enfin une réponse plausible”, a-t-il déclaré. L’usine monétaire chinoise a résolu un mystère que nous n’avions même pas fini de cerner.
Cette évolution est-elle planifiée à l’avance ? Peu probable. C’est encore une fois une efficacité gagnante. Des règles simples créent des formes complexes.
Navlakha veut voir plus loin. Il pense que ce travail finira par se répercuter sur la façon dont nous comprenons l’évolution elle-même. Les principes mathématiques qui sous-tendent la vie sont plus anciens que les ordinateurs. Nous sommes juste en train de rattraper notre retard.
La plante est là. En attendant. Faire le calcul en oubliant de l’arroser.
