我们今天看到的绝大多数植物,其叶片、花朵或种子都以一种特殊的螺旋形排列,这种螺旋形排列基于与斐波那契数列相关的黄金角(137.5°)。这种精确的排列被认为能够最大程度地利用空间和阳光,以利于植物器官的生长。这种排列方式也十分古老——早在大约380亿年前的晚泥盆世,甚至更早,就已出现在化石记录中。
现代斐波那契螺旋线的显著例子包括向日葵的花盘、多肉植物的茎和叶以及针叶树的种子球果。



从左到右:向日葵的螺旋叶序(向日葵)通过 explorer2023 (CC BY-NC 4.0螺旋芦荟(芦荟)通过 贾德柯克尔 (CC BY-NC 4.0);以及针叶树球果 harum.koh (CC BY-SA 4.0图片来自 iNaturalist。
“斐波那契螺旋线占已记录的91% 叶序 Howell及其同事在最近发表于某特刊上的一篇新论文中写道:“这种叶序模式存在于650种被子植物和裸子植物中,尽管这种叶序类型也存在于蕨类植物、石松类植物、卷柏类植物、水韭类植物和苔藓类植物中。” Annals of Botany, “化石在重建植物进化中的作用。
历史上,科学家们一直认为,由于这种性状在植物中如此普遍,它必定是植物叶序的祖先状态。但最近的证据表明…… 紫苑木,以 石松 早泥盆世的化石使情况变得复杂,它“既有轮状纹路,也有非斐波那契螺旋纹路”,这表明斐波那契螺旋纹路可能是在叶类植物中后来演化出来的。
这一发现引出了一个问题:随着螺旋叶序的演化,形态如何影响功能?

所以, Howell及其同事利用距今165亿年的针叶树种子球果,着手分析侏罗纪中期种子球果的螺旋叶序。 南洋杉 奇迹 并检验针叶树球果的特征是否影响种子包装。
研究人员采用非破坏性微型CT扫描以及宏观形态测量,来探究锥轴、锥体比例(长度、宽度、周长)、手性(旋向)或其他因素是否会影响视锥体的形态。 帕拉斯蒂奇 属性会影响球果中的种子数量(种子含量)。
二十一件保存完好的 奇异曲虫 种子球果最初产自阿根廷巴塔哥尼亚的哈拉米略石化森林国家公园,从德国开姆尼茨自然博物馆的古植物收藏中挑选出来进行球果分析。

总的来说,他们发现锥轴越长、螺旋越顺时针,锥果的种子含量就越高,这可能是锥果最佳包装的关键。
“根据本研究中观察到的相关性,顺时针方向的个体发育手性是一种有利的特征 奇异曲虫 霍威尔及其同事写道:“种子锥。”顺时针方向的排列与更紧密的螺旋和更多的种子相关。
通过对球果螺旋叶序进行这项详细的研究,Howell 及其同事首次记录了这些模式的生物学功能,并展示了它们与古代(或许还有现代)针叶树种子包装的关系。
阅读文章:
Howell,M., 罗斯勒,R.和 吉,C.(2025)叶序、个体发育和CT成像:理解中侏罗纪时期最佳种子排列的新旧方法 奇异南洋杉 锥体。 Annals of Botany,137(6),第 1817-1831 页。可访问: https://doi.org/10.1093/aob/mcaf325.
封面图片: S.雷 通过 iNaturalist CC BY 4.0的