​Zagadka kalafiorów romanesco wyjaśniona

Kalafior romanesca, zwany też zielonym, ma niezwykły kształt. Wyglądem przypomina kryształy. Do tej pory naukowcy nie wiedzieli, skąd bierze się jego budowa fraktalna. To obiekt samopodobny, nieskończenie złożony. Okazuje się, że jego obecność w kalafiorze wynika z tego, że tzw. róże miały faktycznie być kwiatami, jednak nigdy nie osiągnęły tego etapu rozwoju. Zamiast tego, kolejne różyczki rosną coraz mniejsze, powtarzając dany szablon.

- W naturze mamy wiele przykładów fraktali, na przykład w kryształkach lodu czy gałęziach na drzewach. W matematyce liczba kopii pierwotnego wzoru jest powtarzana nieskończenie - mówi współautor badania matematyk dr Etienne Farcot ze Szkoły Nauk Matematycznych Uniwersytetu Nottingham.

Zdaniem naukowiec kalafiory charakteryzują się wysokim poziomem samopodobieństwa, w którym jest siedem lub więcej kopii tej samej różyczki. To ich charakterystyczna cecha. Na tyle duża, że w opisie fraktali, kalafiory romanesca są wymieniane jako jeden z głównych przykładów niekończących się tworów.

Po latach badań zespołów uczonych, reprezentujących różne dziedziny nauki, udało się w końcu wyjaśnić ten proces. Wyniki prac opublikowano w magazynie naukowym "Science".

Tak, jak większość roślin jest zbudowana wokół głównej i drugorzędnej osi, tak w przypadku kalafiorów, osi jest więcej. Do tej pory jednak naukowcy nie wiedzieli, jak to jest możliwe.

W swoich badaniach dr Farcot i jej koledzy połączyli modelowanie matematyczne z biologią roślin, aby pokazać, że zamiast rozkwitnąć, różyczki kalafiora zatrzymują się na etapie szypułek, które z kolei próbują tworzyć kolejne kwiaty. Z tej reakcji łańcuchowej powstaje kalafior, który jest zbiorem "różyczek".

Z analizy wynika, że krótkotrwałe przejście szypułek w rozkwitanie wpływa na ich funkcjonalność i pozwala im rosnąć bez liści, oraz rozwijać się prawie w nieskończoność.

W przypadku kalafiora romanesca różyczki rosną coraz szybciej, co różni je od innych kalafiorów. Dzięki temu osiągają taki nietypowy kształt, gdzie każdy pęd wygląda jak piramida, co nadaje roślinie charakter fraktalny.

Badacze przeprowadzili testy na rzodkiewniku pospolitym, który w botanice jest gatunkiem modelowym tak jak myszy w przypadku badań nad ludźmi. Stosując modele matematyczne, okazało się, że efekt samopodobieństwa pojawia się, kiedy roślina nie produkuje kwiatów, jednak przekazuje pamięć o procesie ich tworzenia.

Naukowcy podkreślają, że zrozumienie tej genetycznej mutacji może im pomóc w optymalizacji hodowli podobnych gatunków.