Вам здається, що ви бачите візерунок. Швидше за все це апофенія. Так називають людське прагнення знаходити зв’язки там, де їх немає. Подивіться досить довго на хмару, і ви побачите там обличчя колишнього партнера чи морського коника. Це збій у нашій нейронній «проводці». Але ж природа? Природа іноді робить це свідомо.
Про це знає Сакет Навлаха, доцент із Лабораторії Колд-Спрінг-Харбор. Він полює за прихованими кодами. І знайшов один у рослині, яку ви, мабуть, ігноруєте з 2012 року.
Це китайське грошове дерево. Pilea peperomioides.
Це звичайна кімнатна рослина. Круглі листя. Подарунки на свята. Начебто безневинне. Але всередині цього листя прихована карта. Сувора геометрична структура, яка називається діаграмою Вороного.
Геометрія простору
Що таке діаграма Вороного? Це спосіб поділу простору.
Уявіть шкільні райони. Кожна дитина живе у зоні, найближчій до конкретної школи. Якщо провести лінії між цими зонами, то кожна точка на такій лінії перебуватиме на рівній відстані від двох шкіл. Це є принцип Вороного. Ним користуються містобудівники. Їм користуються під час проектування комп’ютерних мереж.
“Діаграми Вороного використовуються вже протягом століть… від планування міст до проектування мереж”, – зазначає Навлаха. Ця математика стара. Але її застосування в біології – рідкість.
Природа інколи імітує цей принцип. Плями на шкірах жирафів нагадують тріангуляцію Вороного. Майже схоже, але розмито. Нема чітких центрів. Навлаха та його колишній студент Цічі Чжен уважно вивчили грошове дерево. І тут центри були реальними. Чітко певними. Без двозначності.
Вони побачили це одразу. Природний виняток із звичайного біологічного шуму.
Проведення, пори та алгоритми
Ці рослини – багаторічники з провінцій Юньнань та Сичуань. Вони транспортують воду та поживні речовини через замкнуту систему. На листі є пори, які називають гідатодами. Саме через них вода виходить чи входить.
Що оточує кожну пору? Мережа ретикулярних проводок. Вони не розходяться хаотично. Вони зупиняються точно в той момент, коли зустрічаються з проводками сусідніх пір.
Навлаха та Чжен склали карту цього процесу. Проводки не діяли навмання. Вони дотримувалися правил. Щоб зрозуміти механізм, вони запросили Пржемислава Пржусінкевича. Він — та сама людина. Десятиліттями він вивчає, як рослини формують свої проводки.
Разом вони ізолювали алгоритм. “Природний код”, що управляє зростанням.
Ось у чому проблема.
Рослини не можуть вимірювати. Вони не мають лінійки. Ні GPS. Вони не підсвідомо обчислюють відстань до найближчого часу.
“На відміну від людей, рослини не можуть явно вимірювати відстані”, – говорить Чжен. Нині вона працює в Інституті Аллена та продовжує розгадувати цю таємницю. “Натомість вони покладаються на локальні біологічні взаємодії, щоб досягти того ж результату Вороного”.
Рослина реагує те що, що знаходиться поруч. Прості локальні події. Глобальний порядок emerges з малого хаосу. І це працює.
Чому ці лінії важливі
Це злиття. Класична геометрія. Сучасні ботаніка. Інформатики. Все це – у горщику за 12 доларів.
«Так само, як люди повинні виживати, щоб залишатися живими, те саме стосується й інших організмів».
Це звучить тяжко. Але це практично. Організми вирішують проблеми, щоби вижити. Проблема тут була у розподілі ресурсів. Рішення знайшлося у геометрії.
Пржусінкевич наголошує на важливості відкриття. Формування ретикулярних проводків залишалося «привидом» — відкритим питанням, що висів над ботанікою десятиліттями. Чому проведення утворюють саме такі петлі?
«Нарешті ми маємо правдоподібну відповідь», — сказав він. Китайське грошове дерево вирішило загадку, яку ми навіть не встигли сформулювати повністю.
Хіба це еволюція, яка планує наперед? Малоймовірно. Це знову перемога ефективності. Прості правила утворюють складні форми.
Навлаха хоче заглянути далі. Він вважає, що ця робота в результаті вплине на наше розуміння самої еволюції. Математичні принципи, що лежать в основі життя, старші за комп’ютери. Ми лише наздоганяємо їх.
Рослина просто сидить там. Чекає. Вважає, поки ви забуваєте його полити. 🌿
