लोग अक्सर बेतरतीब जगहों पर परिचित आकार देख लेते हैं। हो सकता है आपने बादलों में एक नाव, एक समुद्री घोड़ा, या अपनी बुआ रोज़मेरी को आपको घूरते देखा हो। वैज्ञानिक इस प्रवृत्ति को 'एपोफेनिया' कहते हैं। लेकिन कुछ मामलों में, वे पैटर्न बिल्कुल वास्तविक होते हैं। कोल्ड स्प्रिंग हार्बर प्रयोगशाला के एसोसिएट प्रोफेसर साकेत नवलखा प्रकृति में दिखने वाली छिपी संरचनाओं का अध्ययन करते हैं।
संगठित पैटर्निंग के सबसे प्रसिद्ध उदाहरणों में से एक वोरोनोई आरेख है, एक ज्यामितीय प्रणाली जो केंद्रीय बिंदुओं के आसपास अंतरिक्ष को अलग-अलग क्षेत्रों में विभाजित करती है। एक सरल उदाहरण स्कूल जिले होंगे। प्रत्येक जिला (क्षेत्र) इस तरह व्यवस्थित होता है कि छात्र हमेशा अपने निर्धारित स्कूल (केंद्रीय बिंदु) के सबसे करीब हों।
"वोरोनोई आरेख सदियों से शहर नियोजन से लेकर नेटवर्क डिज़ाइन तक विभिन्न अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते रहे हैं," नवलखा कहते हैं।
वोरोनोई आरेख जैसे पैटर्न अक्सर प्रकृति में देखे जा सकते हैं, जिनमें जिराफों के निशान शामिल हैं। हालांकि, इन प्राकृतिक संस्करणों में आमतौर पर पाठ्यपुस्तक के उदाहरणों में पाए जाने वाले स्पष्ट केंद्रीय बिंदु नहीं होते। नवलखा और पूर्व स्नातक छात्र सिसी झेंग ने हाल ही में पाइलिया पेपेरोमियोइड्स में एक दुर्लभ अपवाद की पहचान की, जिसे चीनी मनी प्लांट के नाम से जाना जाता है।
चीनी मनी प्लांट चीन के युन्नान और सिचुआन प्रांतों का मूल निवासी एक बारहमासी प्रजाति है। यह एक लोकप्रिय हाउसप्लांट भी है जिसे अक्सर उपहार के रूप में दिया जाता है। इसकी गोल पत्तियों में हाइडेथोड्स नामक ध्यान देने योग्य छिद्र होते हैं, जो लूपिंग शिरा नेटवर्क से घिरे होते हैं जो पत्ती के माध्यम से पानी और पोषक तत्वों को स्थानांतरित करते हैं।
छिद्रों और शिराओं को सावधानीपूर्वक मैप करने के बाद, नवलखा और झेंग ने पाया कि पत्ती की संरचना स्वाभाविक रूप से एक वोरोनोई पैटर्न बनाती है।
यह समझने के लिए कि पैटर्न कैसे विकसित होता है, शोधकर्ताओं ने पादप शिरा निर्माण पर अपने काम के लिए अंतरराष्ट्रीय स्तर पर मान्यता प्राप्त वैज्ञानिक प्रेज़ेमिस्लाव प्रुसिंकिविज़ के साथ साझेदारी की। साथ में, उन्होंने पत्तियों में छिद्रों के चारों ओर लूपिंग शिराएं बनाने के लिए जिम्मेदार 'प्राकृतिक एल्गोरिदम' की पहचान की।
"जिस तरह मनुष्यों को जीवित रहने के लिए समस्याओं को हल करना पड़ता है, वैसे ही अन्य जीवों के लिए भी," झेंग कहते हैं, जो अब एलन इंस्टीट्यूट में पोस्टडॉक हैं। "लेकिन मनुष्यों के विपरीत, पौधे स्पष्ट रूप से दूरियां नहीं माप सकते! इसके बजाय, वे समान वोरोनोई समाधान प्राप्त करने के लिए स्थानीय जैविक अंतःक्रियाओं पर निर्भर करते हैं।"
यह खोज इस बात पर प्रकाश डालती है कि कैसे जीवित जीव सचेत योजना या माप के बिना अत्यधिक संगठित प्रणाली बना सकते हैं।
"हम प्रकृति में इन एल्गोरिदम को इस बात के स्पष्टीकरण के रूप में सोचते हैं कि जीव कैसे व्यवहार करेंगे और दुनिया को समझने का एक तरीका," नवलखा कहते हैं। "यह उदाहरण शास्त्रीय ज्यामिति, आधुनिक पादप जीवविज्ञान और कंप्यूटर विज्ञान का एक अच्छा मेल है।"
प्रुसिंकिविज़ का कहना है कि निष्कर्ष अंततः पत्ती शिरा निर्माण से जुड़े एक लंबे समय से चले आ रहे वैज्ञानिक रहस्य का उत्तर दे सकते हैं।
"यह उल्लेखनीय है कि पादप रूप और पैटर्निंग का एक और पहलू कितना गणितीय निकला," प्रुसिंकिविज़ आगे कहते हैं। "दशकों से, जालीदार शिराएं कैसे बनती हैं, यह सवाल अनुत्तरित रहा, और अंततः हमारे पास चीनी मनी प्लांट्स के वोरोनोई पैटर्न में एक प्रशंसनीय उत्तर है।"
नवलखा और झेंग को उम्मीद है कि इन पैटर्नों के भविष्य के अध्ययन से पता चलेगा कि पौधे जटिल जैविक चुनौतियों को कैसे हल करते हैं। उनका मानना है कि यह काम अंततः वैज्ञानिकों को उन गणितीय सिद्धांतों को बेहतर ढंग से समझने में मदद कर सकता है जो विकास, विकास और स्वयं जीवन को आकार देते हैं।