iPon Hírek

Mi a közös a paradicsomban és a metróban?

Dátum | 2017. 07. 28.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Amikor valaki közlekedési hálózatot tervez, a cél általában az, hogy azt használva az emberek minél gyorsabban eljussanak végcéljukhoz, ugyanakkor az új infrastruktúra költségei minél alacsonyabbak legyenek. Érdekes módon a növények nagyon hasonló tényezők mentén működnek, ha gyökereikről és ágaikról van szó. Egy nemrég megjelent tanulmány azt vizsgálja, hogy a növényi hálózatokban hogyan viszonyulnak a befektetett erőforrások a rendszer hatékonyságához. És a szerzők érdekes módon ennek elemzéséhez nem biológiai módszereket használtak, hanem mérnökinformatikai megoldásokat. Számos olyan mérnöki probléma létezik, amely az evolúció során is újra és újra felbukkant, például hogy hogyan lehet hatékony, robusztus és olcsó hálózatokat és struktúrákat építeni, mondja Saket Navlakha, a Salk Biológiatudományi Intézet kutatója. A szakértő elmondása szerint alapvető mérnöki megoldások nélkül egyetlen komplex organizmus sem lenne képes túlélni a világban. A kutató és kollégái a növényi gyökér- és ághálózatok vizsgálata érdekében háromfajta növényt (paradicsom, dohány, cirok) kezdtek különböző körülmények között nevelni. Az egyes palánták esetében változó volt az árnyék mértéke, a hőmérséklet, a fényviszonyok és a vízmennyiség is. A kísérlet során a növényeket 3D lézerszkennerrel képezték le, így megkapták azok digitális, térbeli modelljét. A módszer előnye a sima fotózással szemben, hogy ezen a modellen olyan részletek is látszódnak, mint például a levelek vastagsága, mondja Navlakha. A kutatók összesen 505 növényi struktúrát vizsgáltak meg hálózatkutatási módszerekkel, mintha azok közlekedési rendszerek lennének, amelyekben emberek helyett tápanyagok és víz utazik egyik pontból a másikba. És a szakértők eredményei alapján ezekben az élő struktúrákban minden a költséghatékonyság jegyében zajlik. Navlakha két fő paraméterre hegyezte ki elemzését: a hálózat teljes hosszára, tehát minden gyökérág és föld feletti ág összhosszára, illetve arra, hogy a tápanyagoknak mekkora utat kell megtenniük, mire elérik a leveleket. Ahhoz, hogy egy növény jó hatásfokkal működjön, nem szabad túl sok energiát ölnie az új ágak létrehozásába, ugyanakkor az is fontos, hogy a tápanyagoknak ne kelljen túl sokat utazniuk a létező útvonalak végeinek eléréséhez. A vizsgálatok szerint egy bizonyos kor után minden növény olyan szerkezetet alakít ki, amelyben ennek a két mutatónak a minimalizálása a cél. Ehhez azonban folyamatosan kompromisszumokat kell kötni, hiszen a hiába rövidíti le egy új ág a levelek és a gyökerek közti utat, ha ezzel együtt növekszik a hálózat teljes hossza. Érdekes módon a növények minden körülmények között igyekeznek optimalizálni és minimalizálni ezt a két mutatót, és hogy éppen melyik felé billen a mérleg, az attól függ, hogy milyen a környezetük. A megfigyelés alól egyetlen kivétel volt, amikor a kutatócsoport tagjai az átlagosnál több fénynek tették ki a növényeket. Az ennek nyomán kifejlődött ághálózat az elemzések alapján nem a hatékonyság jegyében alakult ki. Bár azt a szerzők is megjegyzik, hogy ez utóbbinak más mutatói is lehetnek a hálózat teljes hosszán és a tápanyagok által megtett úton túl, amelyek megmagyarázhatják a sok fényben kialakult struktúra szerkezetét.
Navlakha szerint az eredmények segíthetnek a génmérnököknek abban, hogyan tervezhetnek nagyobb terméshozamú növényeket, és a hálózatok tervezésével foglalkozó szakértőknek is újdonságokkal szolgálhatnak. Hiszen a növények optimalizációs problémái nagyon hasonlítanak azon kihívásokra, mint amikor például limitált számítási kapacitással kellene komplex feladatokat megoldani. Nem ez az első alkalom, hogy a szakértők arra figyelnek fel, hogy az ember alkotta és a természetes hálózatok mennyire hasonlítanak egymásra. Több kutatócsoport is igazolta, hogy ha egy ország nagyobb városainak mintájára helyeznek el tápanyagokat egy lapon, a nyálkagombák a vasúthálózatnak megfelelően növekednek, és néha még kedvezőbb útvonalakat is találnak a valóságban létezőknél. Lehetséges tehát, hogy amikor tömegközlekedési rendszert tervezünk, célszerű lenne a növényekhez vagy gombákhoz is tanácsért folyamodni.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!