अप्रशिक्षित आंख के लिए, पौधों को आवेगपूर्ण रूप से बढ़ने के लिए प्रकट हो सकता है, एक बड़ा हरा जंबल बनाने के लिए यादृच्छिक रूप से पत्तियों को पॉपिंग करना। हालाँकि, एक करीब से देखें, और आप पाएंगे कि कुछ सुडौल नियमित पैटर्न प्राकृतिक दुनिया में पॉप अप करते हैं, जो बांस की गोली की संतुलित समरूपता से सक्सेस के सर्पिल सर्पिलों तक होते हैं।
वास्तव में, ये पैटर्न पर्याप्त हैं कि ठंड, कठोर गणित कार्बनिक विकास की काफी अच्छी भविष्यवाणी कर सकते हैं। एक धारणा जो फाइटोटेक्सिस, या पत्ती पैटर्न के अध्ययन के लिए केंद्रीय रही है, वह यह है कि पत्तियां अपने व्यक्तिगत स्थान की रक्षा करती हैं। इस विचार के आधार पर कि पहले से मौजूद पत्तियों का नए लोगों पर निरोधात्मक प्रभाव है, दूसरों को पास बढ़ने से रोकने के लिए एक संकेत देकर, वैज्ञानिकों ने ऐसे मॉडल बनाए हैं जो प्रकृति के कई सामान्य डिजाइनों को सफलतापूर्वक बना सकते हैं। उदाहरण के लिए, कभी-कभी आकर्षक फाइबोनैचि अनुक्रम, सूरजमुखी के बीज की व्यवस्था से लेकर नॉटिलस के गोले से लेकर पाइन शंकु तक सब कुछ दिखाता है। वर्तमान सर्वसम्मति यह है कि ग्रोथ हॉर्मोन ऑक्सिन की गति और एक पौधे में इसे परिवहन करने वाले प्रोटीन ऐसे पैटर्न के लिए जिम्मेदार होते हैं।
प्रति नोड एक पत्ती के साथ पत्ती की व्यवस्था को वैकल्पिक फाइटोलैक्सिस कहा जाता है, जबकि प्रति नोड दो या दो से अधिक पत्तियों के साथ व्यवस्था को व्हॉर्टल फ्योटोटैक्सिस कहा जाता है। सामान्य वैकल्पिक प्रकार डिस्टीसियस फियोटोटैक्सिस (बाँस) और फाइबोनैचि सर्पिल फ़ाइलोटैक्सिस (सक्सेस सर्पिल एलो) होते हैं, और सामान्य रूप से फुसफुसाए प्रकार फ़्युलोटैक्सिस (तुलसी या टकसाल) और ट्राइकसैट फ़ायलोथैक्सिस ( नेरियम ओलियंडर), कभी-कभी कुत्ते को भी जाना जाता है। (सीसी-बाय-एनडी के तहत तकाकी योनकुरा) हालाँकि, कुछ पत्तियों की व्यवस्था संयंत्र विकास के लिए लोकप्रिय मॉडलों को रोकना जारी रखती है, जिसमें डौडी और कूडर समीकरण (DC1 और DC2 के रूप में जाना जाता है) शामिल हैं जो 1990 के दशक से हावी हैं। Orixa japonica के रूप में ज्ञात झाड़ी का अध्ययन करने वाले टोक्यो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के नेतृत्व में एक दल ने पाया कि पहले समीकरण पौधे की असामान्य संरचना को फिर से नहीं बना सकते थे, इसलिए उन्होंने मॉडल को फिर से बनाने का फैसला किया। उनके अद्यतन मॉडल, PLOS कम्प्यूटेशनल जीवविज्ञान में एक नए अध्ययन में वर्णित है, न केवल एक बार-मायावी पैटर्न को पुन: पेश करता है, बल्कि यह अन्य समीकरणों का भी वर्णन कर सकता है, जो पिछले समीकरणों से बेहतर है।
"अधिकांश पौधों में, फाइटोटैक्टिक पैटर्न में समरूपता होती है - सर्पिल समरूपता या रेडियल समरूपता, " नए अध्ययन के वरिष्ठ लेखक यूनिवर्सिटी ऑफ़ टोक्यो के प्लांटोलॉजिस्ट मुनेतका सुगियामा कहते हैं। “लेकिन इस विशेष पौधे, ओरिक्सा जपोनिका में, फाइटोटैक्टिक पैटर्न सममित नहीं है, जो बहुत दिलचस्प है। 10 साल से अधिक समय पहले, मुझे एक विचार आया था कि प्रत्येक लीफ प्रिमोर्डियम की निरोधात्मक शक्ति में कुछ बदलाव इस अजीब पैटर्न की व्याख्या कर सकते हैं। "
वनस्पति विज्ञानी पौधे की फाइटोटैक्सिस को परिभाषित करने के लिए, निरंतर पत्तियों के बीच विचलन कोणों या कोणों का उपयोग करते हैं। जबकि अधिकांश पत्ती व्यवस्था पैटर्न एक निरंतर विचलन कोण रखते हैं, ओ। जपोनिका झाड़ी, जो जापान और पूर्वी एशिया के अन्य हिस्सों के मूल निवासी है, चार बार दोहराए जाने वाले कोणों की एक वैकल्पिक श्रृंखला में पत्ते बढ़ते हैं: 180 डिग्री, 90 डिग्री, 180 डिग्री फिर से फिर 270 डिग्री।
ओरिसा जपोनिका झाड़ियों के विभिन्न विचलन कोणों के साथ दिखाई देती है। (Qwert1234 सीसी बाय-एसए 4.0 के तहत विकीकोमन्स के माध्यम से) यह पैटर्न, जिसे शोधकर्ताओं ने "ऑरिक्सेट" फ्योटोटैक्सिस करार दिया, वह सिर्फ एक जीवन भर की विसंगति नहीं है, क्योंकि अन्य कर (जैसे "लाल-गर्म पोकर" फूल निफ़ॉफ़िया उवरिया, या क्रेप मर्टल लेगरोस्ट्रोइमिया इंडिका ) से पौधे अपने पत्ते एक ही रूप में लेते हैं । जटिल अनुक्रम। क्योंकि पत्ती व्यवस्था विकासवादी पेड़ पर विभिन्न स्थानों में चबूतरे, लेखकों ने निष्कर्ष निकाला कि समानता एक सामान्य तंत्र से आई है जो आगे के अध्ययन का वारंट करती है।
अलग-अलग मापदंडों के साथ डौडी और कूडर समीकरणों के परीक्षण के बाद, लेखक ऐसे पैटर्न का निर्माण कर सकते थे जो वैकल्पिक ऑरिक्सैट व्यवस्था के करीब थे, लेकिन नकली पौधों में से कोई भी ओ जैपोनिका नमूनों के साथ पूरी तरह से मेल नहीं खाता था जो वे विच्छेदित और अध्ययन करते थे। इसलिए टीम ने डौडी और कूडर समीकरणों के लिए एक और चर जोड़कर एक नया मॉडल बनाया: पत्ती की उम्र। पूर्व मॉडल ने माना कि पत्तियों की निरोधात्मक शक्ति समय के साथ समान रही, लेकिन यह निरंतरता "जीव विज्ञान के दृष्टिकोण से स्वाभाविक नहीं थी", सुगियामा कहती हैं। इसके बजाय, सुगियामा की टीम ने इस संभावना के लिए अनुमति दी कि समय के साथ इन "रखने-दूर" संकेतों की ताकत बदल गई।
परिणामी मॉडल- जिसे टीम डौडी और कूदर मॉडल, ईडीसी 1 और ईडीसी 2 के रूप में विस्तारित करने के लिए संदर्भित करती है, को कम्प्यूटरीकृत विकास, ओ.जापोनिका की जटिल पत्ती व्यवस्था के माध्यम से, फिर से बनाने में सफल रहा। इस उपलब्धि से परे, विस्तारित समीकरणों ने अन्य सभी सामान्य पत्ते पैटर्न का भी उत्पादन किया और इन किस्मों की प्राकृतिक आवृत्तियों की भविष्यवाणी पिछले मॉडल की तुलना में अधिक सटीक रूप से की। विशेष रूप से सर्पिल-पैटर्न वाले पौधों के मामले में, नए EDC2 मॉडल ने अन्य व्यवस्थाओं की तुलना में फाइबोनैचि सर्पिल के "सुपर-प्रभुत्व" की भविष्यवाणी की, जबकि पिछले मॉडल यह समझाने में विफल रहे कि यह विशेष आकार प्रकृति में हर जगह क्यों दिखाई देता है।
“हमारा मॉडल, EDC2, सभी प्रमुख प्रकार के फाइटोटैक्सिस के अलावा ऑरिकेट पैटर्न उत्पन्न कर सकता है। यह स्पष्ट रूप से पिछले मॉडल पर एक फायदा है, ”सुगियामा कहते हैं। "EDC2 भी विभिन्न पैटर्न की प्राकृतिक घटना के लिए बेहतर फिट बैठता है।"
एक ओरिक्सा जपोनिका शाखा (ऊपरी बाएं) और ऑरिकेट फाइटोलैक्सिस (दाएं) का एक योजनाबद्ध आरेख पर छोड़ता है। ऑरिक्सेट पैटर्न पत्तियों के बीच के कोण का एक अजीबोगरीब चार-चक्र परिवर्तन प्रदर्शित करता है। एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवि (केंद्र और नीचे बाईं ओर) ओ जपोनिका की सर्दियों की कली को दर्शाता है, जहां पहले पत्ते बढ़ने लगते हैं। प्राइमर्डियल पत्तियों को क्रमिक रूप से P8 के रूप में सबसे पुराने पत्ते और P1 के रूप में सबसे कम उम्र के पत्तों के साथ लेबल किया जाता है। लेबल O शूट एपेक्स को चिह्नित करता है। (Takaaki Yonekura / Akitoshi Iwamoto / CC-BY के तहत मुनीतका सुगियामा) लेखक अभी तक यह निष्कर्ष नहीं निकाल पाए हैं कि इन विकास प्रतिमानों को प्रभावित करने के लिए वास्तव में पत्ती की उम्र क्या है, हालांकि सुगियामा ने अनुमान लगाया है कि संयंत्र के विकास के दौरान ऑक्सिन परिवहन प्रणाली में बदलाव के साथ यह करना पड़ सकता है।
इस तरह के रहस्यों को कम्प्यूटेशनल मॉडल और लैब प्रयोगों के बीच "पुश एंड पुल" द्वारा हल किया जा सकता है, एक कम्प्यूटेशनल जीवविज्ञानी साइरा मार्टिनेज कहते हैं, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे। लेखक का मॉडल पादप विच्छेदन और विश्लेषण के साथ अंतराल में भरने के लिए अन्य वनस्पतिशास्त्रियों के लिए फाइटोटैक्सिस और पत्तियों के कमरे की बेहतर समझ की ओर एक रोमांचक कदम प्रदान करता है।
मार्टिनेज एक ईमेल में कहते हैं, "मॉडल के साथ, भले ही हम सटीक तंत्र को अभी तक नहीं जानते हैं, लेकिन हम कम से कम शक्तिशाली सुराग दे सकते हैं। "अब हमें सिर्फ वास्तविक पौधों में आणविक तंत्र को करीब से देखने और खोजने की कोशिश करनी है कि मॉडल क्या भविष्यवाणी करता है।"
नई पत्तियों (लाल अर्धवृत्ताकार) के रूप में "ऑरिक्सेट" फाइटोटैक्सिस में लीफ अरेंजमेंट पैटर्न का एक टॉप-डाउन व्यू शूट एपेक्स (सेंट्रल ब्लैक सर्कल) से निकलता है और बाहर की ओर बढ़ता है। (CC-BY-ND के लिए ताकाकी योनेकुरा) सुगियामा की टीम अपने मॉडल को और भी निखारने के लिए काम कर रही है और इसे सभी ज्ञात फाइटोटैक्टिक पैटर्न उत्पन्न करने के लिए प्राप्त कर रही है। एक "रहस्यमय" पत्ती पैटर्न, एक छोटे विचलन कोण के साथ एक सर्पिल, अभी भी कम्प्यूटेशनल भविष्यवाणी विकसित करता है, हालांकि सुगियामा को लगता है कि वे पत्तेदार कोड को क्रैक करने के करीब हैं।
सुगियामा कहती हैं, "हमें नहीं लगता कि हमारा अध्ययन समाज के लिए व्यावहारिक रूप से उपयोगी है।" "लेकिन हमें उम्मीद है कि यह प्रकृति में सममित सौंदर्य की हमारी समझ में योगदान देगा।"
