Τέσσερις φυσικοί από το Εβραϊκό Πανεπιστήμιο της Ιερουσαλήμ, στο Ισραήλ, αποκάλυψαν τη μηχανική διαδικασία πίσω από την ανάπτυξη των τριαντάφυλλων καθώς ανθίζουν στη μοναδική τους μορφή.
Στη μελέτη τους, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science, οι Yafei Zhang, Omri Cohen, Michael Moshe και Eran Sharon υιοθέτησαν μια πολυεπίπεδη προσέγγιση για να αποκαλύψουν τα μυστικά της ανάπτυξης του άνθους του τριαντάφυλλου.
Ο Qinghao Cui και ο Lishuai Jin, από το Πανεπιστήμιο του Χονγκ Κονγκ, δημοσίευσαν στο ίδιο τεύχος ένα συνοδευτικό άρθρο Perspective, όπου σχολιάζουν το έργο.
Τα τριαντάφυλλα και η μηχανική της ομορφιάς τους
Τα τριαντάφυλλα εκτιμώνται για την ομορφιά και τα γλυκά τους αρώματα εδώ και χιλιάδες χρόνια, όμως μέχρι σήμερα, η μηχανική πίσω από την ανάπτυξή τους δεν είχε διερευνηθεί. Για να κατανοήσουν καλύτερα τη διαδικασία, η ερευνητική ομάδα ακολούθησε μια τριπλή στρατηγική: πρώτα πραγματοποίησαν θεωρητική ανάλυση της διαδικασίας.
Στη συνέχεια δημιούργησαν υπολογιστικά μοντέλα για να προσομοιώσουν τον τρόπο με τον οποίο μπορεί να αναπτυχθούν και να ανθίσουν τα άνθη. Τέλος, δημιούργησαν εύκαμπτους πλαστικούς δίσκους για να προσομοιώσουν τα πέταλα και τους πιθανούς τρόπους ανάπτυξής τους υπό τους περιορισμούς που ισχύουν για τα πραγματικά τριαντάφυλλα.
Η γεωμετρική απογοήτευση και οι αιχμηρές καμπύλες
Διαπίστωσαν ότι το σχήμα των πετάλων επηρεάζεται έντονα από το φαινόμενο της γεωμετρικής απογοήτευσης (Geometrical frustration) που είναι γνωστό ως Mainardi-Codazzi-Peterson incompatibility, δηλαδή την ασυμβατότητα γεωμετρικής συμβατότητας σε μια επιφάνεια που αποτελείται από συγκεκριμένο υλικό. Η παραβίαση αυτών των συνθηκών οδηγεί στην εμφάνιση δυνάμεων που δημιουργούν καμπύλες και αιχμηρές άκρες.
Οι ερευνητές περιγράφουν το φαινόμενο λέγοντας πως τα πέταλα «θέλουν» να έχουν ένα καθορισμένο σχήμα, στο οποίο θα καμπυλώνονταν ελαφρά καθώς θα μεγάλωναν, σχηματίζοντας μια ρηχή μορφή τύπου πιάτου. Όμως, λόγω του φαινομένου Mainardi-Codazzi-Peterson incompatibility, δεν μπορούν να αποκτήσουν τη φυσική καμπύλωση που «επιθυμούν» και ως αντίδραση σχηματίζουν πολλαπλές καμπύλες χωρισμένες από αιχμηρές κορυφές. Καθώς το άνθος συνεχίζει να αναπτύσσεται και εμφανίζονται περισσότερα πέταλα, οι εσωτερικές τάσεις αυξάνονται, οδηγώντας σε ακόμη πιο έντονα χαρακτηριστικά.
Γιατί τα τριαντάφυλλα ξεχωρίζουν από τα άλλα άνθη
Η ερευνητική ομάδα επισημαίνει ότι τα τριαντάφυλλα είναι μοναδικά ανάμεσα στα άνθη, τα οποία συνήθως επηρεάζονται από τη λεγόμενη Gauss incompatibility, μια διαφορετική μορφή γεωμετρικής απογοήτευσης. Σε αυτήν, οι τάσεις οδηγούν σε κυματιστά μοτίβα, λιγότερο καθορισμένες άκρες και απουσία αιχμηρών κορυφών.
Νέα υλικά που μιμούνται τα πέταλα των τριαντάφυλλων
Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι τα ευρήματά τους θα μπορούσαν να συμβάλουν στην ανάπτυξη «υλικών μεταμορφώσιμου σχήματος» (shape-morphing materials). Η βαθύτερη κατανόηση του πώς η γεωμετρία και οι μηχανικές τάσεις επηρεάζουν την ανάπτυξη των τριαντάφυλλων μπορεί να οδηγήσει στην κατασκευή τεχνητών δομών που προσομοιάζουν φυσικά φαινόμενα, με εφαρμογές στη ρομποτική, τη βιοϊατρική μηχανική και τον σχεδιασμό υλικών.
Yafei Zhang et al, Γεωμετρικά φθαρμένα ροδοπέταλα, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adt0672 . www.science.org/doi/10.1126/science.adt0672
Qinghao Cui et al, Οι μηχανισμοί πίσω από την ομορφιά των τριαντάφυλλων, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adx1733 . www.science.org/doi/10.1126/science.adx1733
VIA: FoxReport.gr
