La plupart des plantes qui nous entourent aujourd'hui disposent leurs feuilles, fleurs ou graines selon un motif particulier formant des spirales, basé sur l'angle d'or (137.5°) associé à la suite mathématique de Fibonacci. Cette disposition précise optimiserait l'espace et l'ensoleillement pour les organes de la plante. Elle est également très ancienne : on en trouve des traces dans les archives fossiles il y a environ 380 millions d'années, au Dévonien supérieur, voire plus tôt.
Parmi les exemples frappants de spirales de Fibonacci modernes, on peut citer les capitules de tournesol, les tiges et les feuilles des plantes succulentes ainsi que les cônes de graines de conifères.
De gauche à droite : Phylotaxie en spirale chez le tournesol (Helianthus) par explorer2023 (CC BY-NC 4.0); Aloès spiralé (Aloès polyphylla) par juddkirkel (CC BY-NC 4.0) ; et des cônes de conifères par harum.koh (CC BY-SA 4.0Images provenant d'iNaturalist.
« Les spirales de Fibonacci représentent 91 % des occurrences documentées. » phyllotaxique « Des motifs chez 650 espèces d’angiospermes et de gymnospermes, bien que ce type de phyllotaxie se retrouve également chez les fougères, les lycopodes, les sélaginelles, les isoètes et les mousses », écrivent Howell et ses collègues dans leur nouvel article récemment publié dans un numéro spécial de Annals of Botany, "Rôle des fossiles dans la reconstitution de l'évolution des plantes ».
Historiquement, les scientifiques ont pensé que, puisque ce trait est si répandu chez les plantes, il devait s'agir de l'état ancestral de la phyllotaxie végétale. Mais des preuves récentes issues de Astéroxylon mackiei lycopode La présence de verticilles et de spirales non-Fibonacci, datant du Dévonien inférieur, complique le tableau, indiquant que les spirales de Fibonacci pourraient avoir évolué plus tard chez les plantes à feuilles.
Cette découverte soulève alors la question de savoir comment la forme a influencé la fonction au cours de l'évolution de la phyllotaxie en spirale.
Et donc, Howell et ses collègues ont entrepris d'analyser la phyllotaxie en spirale des cônes de graines du Jurassique moyen à partir de cônes de graines de conifères vieux de 165 millions d'années. Araucaria mirabilis et tester si les caractéristiques des cônes de conifères affectaient le tassement des graines.
Les chercheurs ont utilisé la microtomographie non destructive ainsi que des mesures morphologiques globales pour déterminer si l'axe du cône, ses proportions (longueur, largeur, circonférence), sa chiralité (orientation) ou paraschisique Les attributs influençaient le nombre de graines dans le cône (teneur en graines).
Vingt-et-un bien conservés A. mirabilis Des cônes de graines, provenant à l'origine du parc national Bosques Petrificados de Jaramillo en Patagonie, Argentine, ont été sélectionnés pour l'analyse des cônes à partir de la collection paléobotanique du Museum für Naturkunde Chemnitz à Chemnitz, en Allemagne.
Globalement, ils ont constaté qu'un axe de cône plus long et une spirale dans le sens horaire sont associés à une augmentation de la densité des graines dans le cône, ce qui pourrait être la clé d'un empilement optimal des cônes.
« D’après les corrélations observées dans cette étude, la chiralité ontogénétique dans le sens horaire est une caractéristique avantageuse de A. mirabilis « Les cônes à graines », écrivent Howell et ses collègues. L’orientation dans le sens horaire était corrélée à des spirales plus serrées et à un plus grand nombre de graines.
En réalisant cette étude détaillée sur la phyllotaxie en spirale des cônes, Howell et ses collègues ont pu documenter pour la première fois les fonctions biologiques de ces motifs et montrer comment ils sont liés au tassement des graines chez les conifères anciens – et peut-être modernes.
LIRE L'ARTICLE:
Howell, M., Rößler, R. et Gee, C.(2025) Phyllotaxie, ontogenèse et imagerie CT : approches anciennes et nouvelles pour comprendre le tassement optimal des graines au Jurassique moyen Araucaria mirabilis cônes. Annals of Botany, 137(6), p. 1817-1831. Disponible à l'adresse : https://doi.org/10.1093/aob/mcaf325.
