對於多種植物物種來說,根尖的輪廓與橋樑等建築物中的“懸鏈線曲線”相匹配。
雖然動植物器官的大小和形狀因物種而異,但骨骼和根等器官的輪廓似乎在不同物種中很常見。這一次,大阪大學、奈良理工大學和神戶大學的一組研究人員設計了一種定量分析根尖輪廓的方法,並用數學方法驗證了這種明顯的共性。令人驚訝的是,我們發現大蔥、黃瓜、紫羅蘭、nadesico 和 cosmos 等不同植物分類組的 10 個物種的根部輪廓均與懸鏈線曲線相匹配。
懸鏈線曲線用於世界各地的許多建築,如懸索橋、拱橋和西班牙的聖家堂,是一種產生機械穩定結構的曲線。這一發現還表明,植物的根尖具有機械穩定的形狀,無論種子和根的差異如何,都會形成類似的懸鏈線曲線。
此外,通過觀察白唇懸鏈線的側根形成懸鏈線曲線的過程,並進行引入細胞分裂特性的計算機模擬,(1)根中心的細胞均勻地分裂成一個發現伸長和(2)根部兩端的細胞不分裂這兩個性質是形成懸鏈線曲線的條件。在模擬預測和帶有基因突變的擬南芥中,證實了當這兩個特性中的任何一個受到干擾時,根尖的輪廓都會偏離懸鏈線曲線。
這項研究揭示了器官形狀的跨物種共性以及導致它們的生物學原理。未來,有望進一步闡明隱藏在動植物器官形狀中的共性,並將其應用於在土壤中有效生根的技術。