Myślisz, że widzisz wzór. Najprawdopodobniej jest to apofenia. Tak nazywa się ludzkie pragnienie znalezienia połączeń tam, gdzie ich nie ma. Spójrz wystarczająco długo na chmurę, a zobaczysz tam twarz byłego partnera lub konika morskiego. To usterka w naszym okablowaniu neuronowym. Ale natura? Natura czasami robi to celowo.
Wie o tym Saket Navlakha, adiunkt w Cold Spring Harbor Laboratory. Szuka ukrytych kodów. I znalazłem jednego w roślinie, którą prawdopodobnie ignorowałeś od 2012 roku.
To jest chińskie drzewo pieniędzy. Pilea peperomioides.
To pospolita roślina doniczkowa. Okrągłe liście. Prezenty na święta. Wydaje się nieszkodliwe. Ale wewnątrz tych liści ukryta jest mapa. Ścisła struktura geometryczna zwana diagramem Woronoja.
Geometria przestrzeni
Co to jest diagram Woronoja? To sposób na dzielenie przestrzeni.
Wyobraźcie sobie okręgi szkolne. Każde dziecko mieszka w okolicy znajdującej się najbliżej konkretnej szkoły. Jeśli narysujesz linie pomiędzy tymi strefami, to każdy punkt na takiej linii będzie w równej odległości od obu szkół. To jest zasada Woronoja. Korzystają z niego urbaniści. Wykorzystuje się go przy projektowaniu sieci komputerowych.
„Schematy Woronoja były używane od wieków… od planowania miast po projektowanie sieci” – zauważa Navlakha. Ta matematyka jest stara. Jednak jego zastosowanie w biologii jest rzadkie.
Natura czasami naśladuje tę zasadę. Plamy na skórze żyrafy przypominają triangulację Woronoja. Prawie podobne, ale niewyraźne. Nie ma wyraźnych ośrodków. Navlakha i jego były uczeń Qichi Zheng dokładnie przestudiowali drzewo pieniędzy. W tym przypadku centra były prawdziwe. Dobrze zdefiniowane. Żadnych dwuznaczności.
Natychmiast to zobaczyli. Naturalny wyjątek od normalnego hałasu biologicznego.
Posty, pory i algorytmy
Rośliny te to byliny z prowincji Yunnan i Syczuan. Transportują wodę i składniki odżywcze poprzez system zamknięty. Liście mają pory zwane hydatodami. To przez nie woda wypływa lub wpływa.
Co otacza każdy por? Sieć okablowania siatkowego. Nie rozprzestrzeniają się losowo. Zatrzymują się dokładnie w momencie zetknięcia się z okablowaniem sąsiednich porów.
Navlakha i Zheng sporządzili mapę tego procesu. Publikacje nie działały przypadkowo. Przestrzegali zasad. Aby zrozumieć mechanizm, zaprosili Przemysława Przusinkiewicza. On jest tą samą osobą. Przez dziesięciolecia badał, w jaki sposób rośliny tworzą swoje okablowanie.
Wspólnie wyizolowali algorytm. „Kod naturalny” rządzący wzrostem.
Oto sedno.
Rośliny nie potrafią mierzyć. Nie mają linijki. Brak GPS-u. Nie obliczają podświadomie odległości do najbliższego poru.
„W przeciwieństwie do ludzi rośliny nie potrafią bezpośrednio mierzyć odległości” – mówi Zheng. Obecnie pracuje w Instytucie Allena i nadal odkrywa tę tajemnicę. „Zamiast tego polegają na lokalnych interakcjach biologicznych, aby osiągnąć ten sam wynik Woronoja”.
Roślina reaguje na to, co jest w pobliżu. Proste działania lokalne. Z drobnego chaosu wyłania się globalny porządek. I to działa.
Dlaczego te linie są ważne
To jest fuzja. Geometria klasyczna. Nowoczesna botanika. Informatyka. Wszystko to w puli za 12 dolarów.
„Tak jak ludzie muszą przetrwać, aby pozostać przy życiu, to samo dotyczy innych organizmów.”
To brzmi ciężko. Ale to praktyczne. Organizmy rozwiązują problemy, aby przetrwać. Problem polegał na alokacji zasobów. Rozwiązanie znaleziono w geometrii.
Przusinkiewicz zwraca uwagę na wagę odkrycia. Tworzenie się okablowania siatkowego pozostało „duchem” – otwarta kwestia wisiała nad botaniką przez dziesięciolecia. Dlaczego przewody tworzą te szczególne pętle?
„W końcu mamy wiarygodną odpowiedź” – powiedział. Chińskie drzewo pieniędzy rozwiązało zagadkę, której nawet nie zdążyliśmy w pełni sformułować.
Czy to planowanie ewolucji jest przyszłością? Mało prawdopodobny. To znowu zwycięstwo pod względem wydajności. Proste zasady tworzą złożone kształty.
Navlakha chce patrzeć dalej. Wierzy, że ta praca ostatecznie wpłynie na nasze rozumienie samej ewolucji. Zasady matematyczne leżące u podstaw życia są starsze niż komputery. Właśnie ich doganiamy.
Roślina po prostu tam siedzi. Czekanie. Liczy się, dopóki nie zapomnisz go podlać. 🌿
