🐚 Warum Fraktale im Lebendigen so weit verbreitet zu sein scheinen

In einer Studie, die im Journal of the Royal Society Interface veröffentlicht wurde, schlagen Wissenschaftler des Laboratoire de géologie de Lyon und der Universität Oxford ein theoretisches Modell vor, das die Bildung von fraktal erscheinenden Stacheln bei bestimmten Gastropoden beschreibt. Dieser Wachstumsmechanismus, obwohl an einem Weichtier aufgezeigt, würde auch für viele Strukturen aus dem Pflanzen-, Pilz- und Tierreich gelten.

Einige Gastropodenschalen sind mit stacheligen Strukturen verziert, die eine fraktale Komplexität aufweisen (im mathematischen Sinne, bei der sich Details auf allen Skalen wiederholen). Diese lange Zeit rätselhaften Verzierungen finden nun eine Erklärung durch ein physikalisches Modell, das mechanische Instabilität und sequenzielles Wachstum kombiniert.


Die Wissenschaftler zeigen, dass sich die fraktalen Stacheln der Gastropodenschalen bilden, wenn eine mechanische Instabilität der sekretorischen Membran episodisch ein mechanisch kontinuierlich erzeugtes, selbstähnliches Mikrofaltenmuster erweitert. Während des Wachstums hinterlässt diese Umwandlung spiralförmige Streifen auf der Schale.

Ein im Lebendigen weit verbreiteter Wachstumsmechanismus

Dieser Mechanismus ist nicht auf Schalen beschränkt. Er spiegelt eine generische Wachstumsdynamik wider, die bei vielen Organismen beobachtet wird.

Die Studie identifiziert ähnliche Strukturen in den drei großen Reichen des Lebens (Tierreich, Pflanzenreich und Pilzreich), die alle ein sequenzielles Wachstum nach derselben generischen Dynamik aufweisen. Dazu gehören: die Zellwand einzelliger Algen, Blattadern, Pilzlamellen, die Schwimmer der "Portugiesischen Galeere", Korallenskelette, die Zähnchen von Hummerscheren, Crinoidenstiele, die Dentikel der Sägerochen...

All diese Strukturen, obwohl sehr unterschiedlich, teilen ein Entwicklungsmuster, das auf der rekursiven Unterteilung eines wachsenden Bereichs basiert, verbunden mit einer Irreversibilitätsbedingung, die dem System ein "Gedächtnis" verleiht.

Diese Studie an der Schnittstelle zwischen Physik, Biologie und Geologie enthüllt ein übergreifendes Entwicklungsgesetz und schlägt einen neuen theoretischen Rahmen für die Analyse der Morphogenese dieser komplexen biologischen Strukturen vor.