Ученые из Лаборатории Колд-Спринг-Харбор в США обнаружили, что сеть жилок в листьях популярного комнатного растения пилея пеперомиевидная (Pilea peperomioides), или китайского денежного дерева, подчиняется строгому математическому принципу. Их структура почти в точности соответствует диаграмме Вороного – способу разделения пространства на области вокруг заданных точек.
В листьях пилеи центрами таких областей служат гидатоды – поры для выведения излишков воды. Вторичные жилки образуют вокруг каждой поры замкнутые петли, разделяя поверхность листа на своеобразные зоны влияния. Подобные узоры встречаются в природе, например в пятнах на шкуре жирафа, но у пилеи впервые удалось четко идентифицировать и центры (гидатоды), и границы (жилки).
Исследователи выдвинули модель, объясняющую этот феномен. Согласно ей, гидатоды выступают источниками растительного гормона ауксина. От них по листу распространяются волны гормона, и в местах их столкновения концентрация вещества резко повышается, что запускает формирование жилок. Компьютерное моделирование подтвердило, что такой локальный механизм способен воспроизвести наблюдаемую в листьях сложную структуру без общего плана.
Эксперимент также показал устойчивость этого принципа. У растений, выращенных в условиях стресса – при высоких температурах, избытке или недостатке света, – геометрия жилкования сохранялась, несмотря на изменения размера и цвета листьев. Это указывает на гибкость механизма, который не следует жесткому шаблону, а подстраивается в процессе роста.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, отмечается, что функциональные преимущества такой геометрии пока не ясны. Она может быть связана с эффективным распределением воды или механической прочностью листа. Авторы работы также уточняют, что их модель объясняет рост вторичных жилок, тогда как центральная и самые мелкие жилки, вероятно, формируются по другим биологическим законам.
