動物尖銳身體部位是如何長成的？研究人員發(fā)現(xiàn)新的動植物生長自然規(guī)則

研究人員已經(jīng)解決了一個有350年歷史的難題，即許多動物的尖銳身體部位是如何生長形成其形狀的， 這些尖銳身體部位包括牙齒、角、爪子、喙、動物外殼，甚至植物的刺和皮刺。

莫納什大學(xué)的一個跨學(xué)科小組發(fā)現(xiàn)了一個新的生物生長普遍規(guī)則，解釋了整個生命樹上尖銳結(jié)構(gòu)形狀的驚人相似性，包括牙齒、角、爪子、喙、動物的殼，甚至植物的刺。動物和植物經(jīng)常以特定的模式生長，如遵循黃金比例的對數(shù)螺旋。有非常簡單的過程產(chǎn)生這些模式，當(dāng)一個結(jié)構(gòu)的一側(cè)以恒定的比例比另一側(cè)生長得更快時，就會產(chǎn)生對數(shù)螺旋。我們可以把這些稱為 "生長規(guī)則"，它們幫助我們理解為什么生物體是某些形狀。

在最近發(fā)表在《BMC生物學(xué)》上的新研究中，研究小組根據(jù)牙齒的形狀如何按照冪律 "層層遞減"，展示了一種被稱為 "冪級聯(lián) "的新規(guī)則。當(dāng)象牙變長時，它以非常具體的速度按照 "冪律 "變寬，這是一種數(shù)學(xué)模式，牙齒的寬度和長度的對數(shù)之間存在直線關(guān)系。冪律在大自然中隨處可見，例如地震的大小、城市的大小和股市的走勢。

這種模式適用于許多動物，在巨鯊、霸王龍、猛犸象，甚至人類的牙齒中都有。值得注意的是，這個冪律對爪子、蹄子、角、蜘蛛的獠牙、蝸牛殼、鹿角以及哺乳動物、鳥類和恐龍的嘴都有效。在動物之外，該團(tuán)隊(duì)還在玫瑰花叢和檸檬樹的刺中觀察到了它。

研究人員表示，遵循這一規(guī)則的動物，甚至植物的多樣性是驚人的。令研究人員相當(dāng)震驚的是，他們幾乎在整個生命王國的所有地方都發(fā)現(xiàn)了它，在活著的動物和那些滅絕了數(shù)百萬年的動物中都發(fā)現(xiàn)了這一規(guī)則。

新的模式擴(kuò)展了多面手解剖學(xué)家、物理學(xué)家和數(shù)學(xué)家克里斯托弗-冉爵士的想法，他是倫敦圣保羅大教堂的設(shè)計(jì)師。1659年，克里斯托弗-冉爵士提出，蝸牛殼可能是一個扭曲成對數(shù)螺旋的圓錐體。新的研究表明，貝殼和其他形狀，如牙齒和角，實(shí)際上是冪級數(shù)形狀(稱為'冪級數(shù)錐體')。

由于如此多的結(jié)構(gòu)遵循這種生長模式，我們可以用它來預(yù)測可能的進(jìn)化模式。每當(dāng)動物進(jìn)化出牙齒、角或爪子時，它們似乎最有可能是這種形狀。如果神話中的動物遵循同樣的自然模式，我們甚至開通預(yù)測它們會是什么樣子。