Исследователи только что пролили свет на процесс фрактального образования капусты Романеско, этих овощей со странной геометрической внешностью, которые интриговали в течение очень долгого времени. Согласно их исследованию, формы возникают из-за «неудавшихся цветов», которые порождают другие несостоявшиеся цветы и так далее. Затем инициированный биологический механизм порождает удивительно регулярные фрактальные узоры.
Как и обычная цветная капуста, романеско является продуктом селекции растения Brassica oleracea, из которого получают многие другие распространенные овощи, такие как белокочанная капуста, брокколи и капуста.
Франсуа Парси из Национального центра научных исследований (CNRS) и его коллеги обнаружили, что цветная капуста, в том числе романеско, приобретает свою форму, потому что она является отходом цветочных почек, которые не смогли развиться в цветы. Эти почки превращаются в побеги, которые дают начало новым цветкам, которые также терпят неудачу, и процесс повторяется снова и снова в своего рода почти идеальной цепной реакции.
«Это исследование показывает, как фракталоподобные формы могут возникать из комбинации ключевых и определенных возмущений в механизмах развития цветков и динамике роста», - заявляют исследователи в своей статье.
Частично непонятый механизм
«На самом деле, я сразу подумал: «Да, наконец-то ответ. Это регулярные закономерности, которые мы наблюдаем снова и снова», - говорит Александр Букш из Университета Джорджии в США, не участвовавший в исследовании.«Мы можем их измерить, но почему они там и как они биологически контролируются, всегда было большим вопросом». Результаты были опубликованы в журнале Science.
Хотя у нас еще нет ответов на все вопросы, теперь мы знаем биологический механизм формирования этих фракталов. Парси и его коллеги изучили задействованные гены и построили трехмерную компьютерную модель развития растений, чтобы объяснить, как это происходит.
В своем документе исследователи указывают, что именно дополнительные мутации, влияющие на рост меристемы (зоны клеточного деления в растениях), вызывают образование фрактальных конических структур. «Они начинают как цветы, а затем теряют свою индивидуальность», - говорит Парси. «Если представить себе фейерверк, он взрывается и излучает свет. Как будто каждый из них взрывается снова и снова. И то, что вы получаете, структура этой капусты, является результатом всех этих последовательных взрывов».
Разница между обычной цветной капустой и романеско в том, что каждый пропущенный цветок виден в финальном романеско. Это связано с тем, что побеги капусты романеско производят больше бутонов с ускоренной скоростью, что отодвигает растущий кончик от центра цветной капусты, создавая знакомую серию конических форм, характерных для романеско. С постоянной скоростью производится больше бутонов цветной капусты, что придает готовому овощу другой вид с округлыми, бугристыми соцветиями.
“Romanesco - это нечто действительно особенное. Я не знаю ни одного растения, похожего на это», - говорит Парси. «В каком-то смысле это заложено в генетическом коде растения».