人们常常在随机的地方看到熟悉的形状。也许你曾仰望云朵，想象出一艘帆船、一只海马，甚至是你那远房姑妈罗斯玛丽正盯着你看。科学家把这种在随机中寻找有意义模式的倾向称为“空想性错视”。但在某些情况下，这些模式是真实存在的。冷泉港实验室副教授Saket Navlakha研究自然界中出现的隐藏结构。

最有名的有组织模式之一就是沃罗诺伊图，这是一种几何系统，围绕中心点将空间划分为独立区域。一个简单的例子是学区。每个学区（区域）的划分使得学生总是离分配给他们的学校（中心点）最近。

“沃罗诺伊图几个世纪以来一直被用于各种应用，从城市规划到网络设计，”Navlakha说。

类似沃罗诺伊图的模式在自然界中经常可见，包括长颈鹿身上的斑纹。然而，这些自然版本通常不包含教科书例子中明显的中心点。Navlakha和前研究生Cici Zheng最近在Pilea peperomioides（更广为人知的名字是中国钱草）中发现了一个罕见的例外。

中国钱草是一种多年生植物，原产于中国云南和四川省。它也是一种受欢迎的室内植物，常被作为礼物赠送。它的圆形叶片上有明显的气孔，称为水孔，周围环绕着环状叶脉网络，负责在叶片中输送水分和养分。

在仔细绘制了气孔和叶脉的图谱后，Navlakha和Zheng发现叶片结构自然形成了沃罗诺伊图案。

为了更好地理解这种图案是如何形成的，研究人员与国际公认的植物叶脉形成专家Przemysław Prusinkiewicz合作。他们共同识别出了负责在叶片气孔周围形成环状叶脉的“自然算法”。

“就像人类必须解决问题才能生存一样，其他生物也是如此，”Zheng说，她现在在艾伦研究所做博士后。“但与人类不同，植物无法明确测量距离！相反，它们依靠局部的生物相互作用来实现同样的沃罗诺伊解决方案。”

这一发现突显了生物体如何在没有有意识规划或测量的情况下创造出高度有组织的系统。

“我们认为自然界中的这些算法是解释生物体行为的一种方式，也是试图理解世界的一种途径，”Navlakha说。“这个例子是经典几何、现代植物生物学和计算机科学的一个完美结合。”

Prusinkiewicz表示，这些发现可能最终解答一个长期存在的科学谜团，即叶脉形成。

“令人惊叹的是，植物形态和图案的又一个方面竟然是如此数学化，”Prusinkiewicz补充道。“几十年来，网状叶脉如何形成的问题一直悬而未决，现在我们终于在中国钱草的沃罗诺伊图案中找到了一个合理的答案。”

Navlakha和Zheng希望未来对这些图案的研究能揭示更多关于植物如何解决复杂生物学挑战的信息。他们相信这项工作最终能帮助科学家更好地理解塑造进化、发育和生命本身的数学原理。