Вам кажется, что вы видите узор. Скорее всего, это апофения. Так называют человеческое стремление находить связи там, где их нет. Посмотрите достаточно долго на облако, и вы увидите там лицо бывшего партнера или морского конька. Это сбой в нашей нейронной «проводке». Но природа? Природа иногда делает это осознанно.
Об этом знает Сакет Навлаха, доцент из Лаборатории Колд-Спринг-Харбор. Он охотится за скрытыми кодами. И нашел один в растении, которое вы, вероятно, игнорируете с 2012 года.
Это китайское денежное дерево. Pilea peperomioides.
Это обычное комнатное растение. Круглые листья. Подарки на праздники. Вроде бы безобидное. Но внутри этих листьев скрыта карта. Строгая геометрическая структура, называемая диаграммой Вороного.
Геометрия пространства
Что такое диаграмма Вороного? Это способ деления пространства.
Представьте школьные районы. Каждый ребенок живет в зоне, ближайшей к конкретной школе. Если провести линии между этими зонами, то каждая точка на такой линии будет находиться на равном расстоянии от двух школ. Это и есть принцип Вороного. Им пользуются градостроители. Им пользуются при проектировании компьютерных сетей.
«Диаграммы Вороного используются уже на протяжении веков… от планирования городов до проектирования сетей», — отмечает Навлаха. Эта математика стара. Но ее применение в биологии — редкость.
Природа иногда имитирует этот принцип. Пятна на шкурах жирафов напоминают триангуляцию Вороного. Почти похоже, но размыто. Нет четких центров. Навлаха и его бывший студент Цичи Чжэн пристально изучили денежное дерево. В этом случае центры были реальными. Четко определенными. Без двусмысленности.
Они увидели это сразу. Природное исключение из обычного биологического шума.
Проводки, поры и алгоритмы
Эти растения — многолетники из провинций Юньнань и Сычуань. Они транспортируют воду и питательные вещества через замкнутую систему. На листьях есть поры, называемые гидатодами. Именно через них вода выходит или входит.
Что окружает каждую пору? Сеть ретикулярных проводков. Они не расползаются хаотично. Они останавливаются точно в тот момент, когда встречаются с проводками соседних пор.
Навлаха и Чжэн составили карту этого процесса. Проводки не действовали наугад. Они следовали правилам. Чтобы понять механизм, они пригласили Пржемислава Пржусинкевича. Он — тот самый человек. Десятилетиями он изучает, как растения формируют свои проводки.
Вместе они изолировали алгоритм. «Природный код», управляющий ростом.
Вот в чем загвоздка.
Растения не умеют измерять. У них нет линейки. Нет GPS. Они не подсознательно вычисляют расстояние до ближайшей поры.
«В отличие от людей, растения не могут явно измерять расстояния», — говорит Чжэн. Сейчас она работает в Институте Аллена и продолжает разгадывать эту тайну. «Вместо этого они полагаются на локальные биологические взаимодействия, чтобы достичь того же результата Вороного».
Растение реагирует на то, что находится рядом. Простые локальные действия. Глобальный порядок emerges из малого хаоса. И это работает.
Почему эти линии важны
Это слияние. Классическая геометрия. Современная ботаника. Информатика. Всё это — в горшке за 12 долларов.
«Так же, как люди должны выживать, чтобы оставаться в живых, то же самое касается и других организмов».
Это звучит тяжело. Но это практично. Организмы решают проблемы, чтобы выжить. Проблема здесь была в распределении ресурсов. Решение нашлось в геометрии.
Пржусинкевич отмечает важность открытия. Формирование ретикулярных проводков оставалось «привидением» — открытым вопросом, висевшим над ботаникой десятилетиями. Почему проводки образуют именно такие петли?
«Наконец-то у нас есть правдоподобный ответ», — сказал он. Китайское денежное дерево решило загадку, которую мы даже не успели полностью сформулировать.
Разве это эволюция, планирующая наперед? Маловероятно. Это снова победа эффективности. Простые правила создают сложные формы.
Навлаха хочет заглянуть дальше. Он считает, что эта работа в итоге повлияет на наше понимание самой эволюции. Математические принципы, лежащие в основе жизни, старше компьютеров. Мы только догоняем их.
Растение просто сидит там. Ждет. Считает, пока вы забываете его полить. 🌿
