Le monde végétal suit généralement certaines règles. Par exemple, on pensait auparavant que la séquence de Fibonacci, très présente dans la structure des plantes existantes, devait apparaître très tôt chez la première espèce. Cependant, l’un des exemples les plus anciens de plante à feuilles dans les archives fossiles remet en question cette idée.
Séquence de Fibonacci et phyllotaxie
La suite de Fibonacci est une suite où chaque nombre est la somme des deux nombres précédents : 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, etc. Il est étroitement lié à une relation mathématique spéciale appelée le nombre d’or qui est d’environ 1,61803. Ce nombre s’obtient en divisant un nombre de la suite de Fibonacci par son nombre précédent (par exemple : 5/3 ≈ 1,6667, 8/5 ≈ 1,6, 13/8 ≈ 1,625, et ainsi de suite).
Cette séquence est remarquable car elle apparaît fréquemment dans divers phénomènes biologiques et géométriques, mais aussi dans la nature. Il existe en effet un lien entre la suite de Fibonacci et la phyllotaxie végétale (l’organisation en spirale des organes autour d’une tige). En effet, le nombre d’organes dans une spirale suit souvent une progression proche des ratios de la séquence de Fibonacci. Et en suivant cette progression, vous remarquerez que ces organes émergent souvent à angles de 137,5 degrés. Cette disposition optimisée permet à chaque organe de recevoir un maximum de lumière solaire sans se chevaucher. Cela favorise la photosynthèse, une croissance saine et une utilisation efficace des ressources.
Bien entendu, il ne s’agit pas d’une règle stricte, mais ces formations constituent plus de 90 % des spirales observées dans la nature. C’est particulièrement le cas des têtes de tournesol, des pommes de pin, des ananas et des plantes d’intérieur.
Un fossile vieux de 407 millions d’années
En raison de leur large répartition, les spirales de Fibonacci ont longtemps été considérées comme une caractéristique ancienne ayant évolué dans les premières plantes terrestres. Cependant, leur origine évolutive a en réalité été largement ignorée, ce qui nous ramène à cette découverte. Les chercheurs ont en effet examiné différentes spirales dans un fossile végétal 407 millions d’années.
Les chercheurs ont fait ce constat en réalisant les premiers modèles 3D de pousses feuillues du lycopode Astéroxylon mackieiun membre du premier groupe de plantes à feuilles caduques, en utilisant des techniques de reconstruction numérique. Ce fossile exceptionnellement préservé a été découvert sur le célèbre site fossilifère de chert de Rhynie, dans l’Aberdeenshire, au nord-est de l’Écosse.
Ces résultats, publiés dans la revue Science, suggèrent que contrairement à aujourd’hui, les « spirales non-Fibonacci » ont été commun dans les anciens écosystèmes terrestres et que l’évolution des spirales des feuilles a divergé en deux voies. Les feuilles de ces anciens lycopodes auraient en effet une histoire évolutive totalement distincte des autres grands groupes de plantes d’aujourd’hui comme les fougères, les conifères et les plantes à fleurs.
Cette découverte remet en question les idées préconçues sur l’évolution des structures végétales, notamment l’omniprésence de la séquence de Fibonacci dans la nature. Les spirales non-Fibonacci observées dans le fossile d’Asteroxylon mackiei suggèrent que les premières plantes terrestres suivaient des règles de développement différentes de celles observées aujourd’hui. Cette divergence évolutive, qui a donné naissance à des formes végétales distinctes, met en évidence la complexité et la diversité des trajectoires évolutives du règne végétal. Cette découverte met également en évidence l’importance des fossiles dans la compréhension d’une évolution biologique complexe. En révélant des structures végétales anciennes et inattendues, telles que les spirales non Fibonacci, les fossiles offrent une fenêtre unique sur les formes primitives de la vie terrestre et les mécanismes de développement qui ont précédé les règles mathématiques que nous associons aujourd’hui aux plantes modernes. L’étude de ces échantillons du passé permet de mieux comprendre les processus qui ont façonné la morphologie des plantes, montrant que l’évolution suit souvent des chemins divers et parfois imprévisibles.