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据研究人员称,世界上最重要的植物家族之一的历史远远超过以前记录的任何活体或化石标本,如阿根廷巴塔哥尼亚出土的chinquapin果实和叶子化石所示。

从视网膜的光感锥体到心脏的抽血肌肉到肾脏的废物过滤单元,人体由数百种细胞组成,精细地专门用于高精度地完成它们的工作。

叶子可以享受它们的阴影,秋天的颜色或味道,植物上的叶子排列是识别物种的实用方法。然而,植物如何控制它们的叶子排列的细节在植物学中仍然是一个持久的谜。最近,一种具有独特叶片图案的日本植物物种揭示了几乎所有植物如何控制其叶片排列的意外洞察力。

橡树和山毛榉家族被认为是最重要的植物群之一,并且一直被认为是北方的,宾夕法尼亚州地球与环境系统研究所地球科学和助理教授Peter
Wilf说。我们为壳斗科家族的历史增添了巨大的空间维度,这令人兴奋。植物家族还包括栗子和密切相关的chinquapins。

然而,这种复杂性掩盖了这样一个事实,即数万亿个高度专业化的细胞中的每一个都是作为单个原始细胞开始的。这些原始的,未分化的细胞如何选择他们的最终命运?几个世纪以来,这个问题引起了生物学界的关注。

我们开发了新的模型来解释一种特殊的叶片排列模式。但事实上,它更准确地反映了一种特定植物的性质,但更多地反映了自然界观察到的几乎所有叶片排列模式的多样性范围,副教授说。来自东京大学Koishikawa植物园的Munetaka
Sugiyama。

北半球和亚洲热带地区常见的是,壳斗科仅在东南亚穿越赤道,甚至在那里几乎没有。这项最新研究于今天(6月7日)发表在科学杂志上,延伸了该家族的生物地理学历史,并提出了一个比以前认为的更大的亚洲雨林中的冈瓦纳超大陆遗产。

现在,来自哈佛医学院,卡罗林斯卡医学院和维也纳医科大学以及其他机构的科学家们已经发现了有关细胞分子逻辑的有趣新线索,这些线索可以告知他们的命运。

所有的角度为了识别植物物种的叶片排列,植物学家测量叶子之间的角度,将茎从最老的叶子​​向上移动到最年轻的叶子。

研究人员首先在丘布特省的Laguna del
Hunco发现了类似于一些橡树叶的化石,其中有直的次脉和每个次脉的一颗牙齿。在宾夕法尼亚州立大学,康奈尔大学和MuseoPaleontolgicoEgidioFeruglio博物馆之间的长期项目中,叶子占据了数千个5200万年前的叶子化石中的约10%,代表了近200种物种。
MEF),Trelew,阿根廷。

这项发现于6月7日发表在科学杂志上,基于对小鼠神经嵴组织的研究,表明细胞在成年之旅中面临着多种竞争选择,并在达到最终目的地之前执行一系列二元决策。

常见的图案是对称的,叶子以90度(罗勒或薄荷),180度(茎秆,如竹子)的规则间隔排列,或者在斐波那契金角螺旋中(如某些球形仙人掌上的针,或多汁的螺旋芦荟)
)。

多年来,研究人员对于对叶子进行分类犹豫不决,因为苍白植物学家爱德华贝瑞已经将类似的化石分配给另一个家庭,并且在如此偏远的地方任何对壳斗科的要求都需要更多的支持证据。

一个祖细胞可以成为任何东西,但这种选择是如何实现的?哈佛医学院Blavatnik研究所生物医学信息学副教授,共同高级研究员Peter
Kharchenko说。我们的研究代表了一种定义细胞选择背后的分子逻辑的尝试。我们相信我们的研究结果可以帮助我们了解细胞如何将自己定位于特定的命运以及细胞分化过程中可能出现的问题。

Sugiyama的研究小组所研究的特殊模式被称为orixate,是日本,中国和朝鲜半岛的灌木种Orixa
japonica。O. Japonica有时被用作树篱。O.
Japonica叶子之间的角度是180度,90度,180度,270度,然后下一片叶子将图案重置为180度。

后来,该团队在现场挖掘出罕见的水果化石 –
两个水果簇,一个含有110多个未成熟的果实 –
并将它们与活着的亲戚进行比较。他们发现这些是古代栲树(Castanopsis)的化石,这是一种亚洲的chinquapin,如今占据了生物多样性,东南亚低海拔的山地雨林。

研究表明,神经嵴细胞的决定分三个阶段进行:竞争遗传程序的激活争夺细胞的注意力,逐渐偏向其中一个程序和细胞的最终承诺。

我们的研究有可能真正了解自然界中的美丽图案,Sugiyama说。植物的数学Sugiyama的研究团队通过对用于模拟叶片排列的现有数学方程式进行详尽测试来开始他们的调查。

最初的线索之一是一个小嘴唇,果实开裂,威尔夫说。我认为这个嘴唇与日本的chinquapin相似。然后我意识到里面有一颗坚果。

研究人员警告说,在这一点上,他们的研究结果仅与神经嵴细胞有关,但可以探索相同的方法来了解其他组织中的细胞分化。他们补充说,尚不清楚其他组织,器官和生物是否遵循类似的细胞分化机制。

自1996年以来,使用称为DC2(Douady和Couder
2)的等式对叶片布置进行了数学建模。该方程可以通过改变植物生理学的不同变量的值,例如不同植物器官之间的关系或植物内化学信号的强度,产生许多但不是全部的叶排列模式。

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