黄金比例的宝塔花椰菜,这个“外星果实”为何长得这么神奇?

你有看过超市里面在卖一种,散发着荧光绿,长得像宝可梦里头那个“种子铁球”的花椰菜吗?我记得第一次看到它时,忍不住在心里叫了出来“外星人花椰菜!!”。正因为它长得太过特别,所以在网络上经常被人们称为“外星果实”。它的外表也有很多的秘密和学问。

黄金比例的宝塔花椰菜,这个“外星果实”为何长得这么神奇?

它的英文名字是RomanescoBrocoli,顾名思义,它就是从罗马来的,有人叫它罗马花椰菜。文献上第一次看到这种花椰菜的记载是在16世纪的意大利,由于它特殊的造型,中文也叫做宝塔花椰菜。

这些螺旋形的小花并不是胡乱分布的,而是以花球中心为对称轴成对排列,这或许在一般人眼中顶多就是赞叹两句,但一直以来,在数学家眼中就对这宝塔特别有兴趣,很想找出他们螺旋生长的数学规律来,植物学家更想要知道,花椰菜没事怎么会想到要长成宝塔状,又不是法海弄个雷峰塔来搞白娘子。

法国国家科学研究中心(Centrenationaldelarecherchescientifique,CNRS)植物繁殖与发育实验室的植物学家,由阿兹佩提欧(EugenioAzpeitia)教授带领的团队,解开了这个谜,让宝塔花椰菜登上了Science的封面!

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2008年,Science上的宝塔花椰菜

其实这也不是宝塔花椰菜第一次出现在Science的封面,2008年2月,用宝塔花椰外型的凹凸不平,来比喻量子临界点的不稳定状态。不过这次,宝塔花椰菜可是实实在在地登上了主角的宝座!

花椰菜认真说来,是甘蓝的亲戚,但是他们长得一点也不像。花椰菜之所以长成这样,是因为它们一直无法在花茎上开花。长出一朵打不开的花苞,也无法长出叶子,结果长成了像火柴棒状的茎,只好在原本的花茎上长出小一点的花茎再试一次,然后又无法,这样无限循环下去,就成了我们看到的白花椰菜模样。

宝塔花椰菜跟白花椰菜的不同点,在于它们长出新花茎的速度,在每一次失败之后,都更加快一些,造成每一个长出分岔的分生组织(meristems)之间,距离越来越短,最后形成在数学上形容为“碎型Fractural”,也就是每一个部份都是整体缩小之后的形状,并且一直重复这个状况下去,俄罗斯娃娃也是碎型的例子之一。

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宝塔花椰菜旋转生长的状况,跟鹦鹉螺的壳一样,呈现等角螺线(Logarithmicspiral),这些旋转生长的宝塔数量也是在数学上有名的费波那契数(Fibonaccinumber),也就是第三个数字是由前两个数字相加所得,所以数列就是1,1,2,3,5,8,13…..依此类推。费波那契数列里的任一数字,除以前一个数字(3除以2,5除以3,8除以5…..),得到的结果将越来越接近1.618,一个被称为phi的无理数,也就是传说中的黄金比例!银河系和各个星系的螺旋线也符合这个数学里的特殊规律。

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宝塔花椰菜长出黄金比例的模拟公式

到底是什么基因可以造就数学这么好的花椰菜呢?(小编也很想知道,以后说不定可以基因编辑一下自己,至少让数学及格,不要再补修补考了….)阿兹佩提欧发现,当宝塔花椰菜的分生组织遭遇到长不出花来的挫折之后,会进入一段转变期,变成“有点像花,又不是花的状态”(充满了禅意阿…)。

不看还好,一看发现,不只是一两个基因的突变之类这么简单,有阿兹佩提欧教授运用了3D计算机仿真好几个基因之间复杂的相互关系(SAX,AP1/CAL,LFY,TFL1,简称SALTnetwork),可以在电脑里顺利长出花椰菜来!这真是太神奇了。

黄金比例的宝塔花椰菜,这个“外星果实”为何长得这么神奇?

宝塔花椰菜图像,电脑画的

看来现在要当一个成功的植物学家,也要具备电脑语言能力,五体投地当中….各位后浪们,快快碾压过前浪吧!

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