Исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме наконец раскрыли, почему лепестки розы имеют такую узнаваемую форму с острыми кончиками. Оказалось, дело не в известных ранее законах геометрии, а в новом принципе — несовместимости Майнарди-Кодацци-Петерсона.

Результаты опубликованы в издании Science.

Раньше считалось, что форма листьев и лепестков определяется «несовместимостью Гаусса» — особым геометрическим несоответствием, из-за которого поверхность изгибается по мере роста. Но когда ученые изучили розы, выяснилось, что их лепестки подчиняются другому правилу. Несовместимость Майнарди-Кодацци-Петерсона создает напряжение именно по краям, формируя те самые изящные заостренные кончики.

Команда проверила теорию с помощью компьютерного моделирования, экспериментов и математических расчетов — все подтвердилось. Но самое интересное — петля обратной связи между ростом и напряжением. Чем сильнее растет лепесток, тем больше напряжение на краях, а это, в свою очередь, влияет на дальнейший рост.

Математика, физика и биология здесь переплелись удивительным образом, — говорит профессор Эран Шарон. — Даже нежные изгибы цветка подчиняются строгим геометрическим законам».

Профессор Моше Михаэль добавляет:

То, что мы обнаружили, выходит за рамки ботаники. Это ключ к пониманию того, как природа управляет формой — от растений до синтетических материалов.

Открытие не только объясняет красоту розы, но и дает ученым новый инструмент для создания материалов, которые могут менять форму самостоятельно. Например:

• Мягкая робототехника — устройства, способные изгибаться с высокой точностью.
• Гибкая электроника — тонкие и прочные материалы для гаджетов.

Теперь инженеры смогут проектировать поверхности, которые формируют сложные структуры без внешнего вмешательства — так же, как это делает природа.

Это фундаментальное открытие, но у него есть и практические применения:

• Биомиметика — создание материалов, повторяющих природные механизмы.
• Медицина — разработка имплантов, которые адаптируются под ткани.
• Робототехника — мягкие манипуляторы, способные к тонким движениям.

Главное — теперь мы лучше понимаем, как природа создает сложные формы без сложных вычислений. Это может упростить производство умных материалов.

Хотя открытие впечатляет, пока неясно, насколько универсален этот механизм. Несовместимость Майнарди-Кодацци-Петерсона обнаружена только у роз — нужно проверить, есть ли она у других растений. Кроме того, инженерам еще предстоит найти способ точно контролировать этот процесс в искусственных материалах.

Ранее ученые вырастили светящиеся цветы.