罗马花椰菜的做法罗马花椰菜 _生活百科

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罗马花椰菜（图片来源： *** ）
你在料理花椰菜之前会不会盯着它看，然后被它表面的绝美图案给迷住？一般人应该不会这么做，但我保证这值得一试。你在观察之后会发现，这团乍一看杂乱无章的东西其实有着惊人的规律性。
如果看得仔细，你会发现花椰菜的许多小花苞看起来很相似，仿佛自身的微缩版本。在数学上，我们称这种性质为自相似性，这是抽象几何对象的一个标志性特征，被称为分形。但是花椰菜为什么会有这种性质呢？我们发表在《科学》杂志上的新研究给出了答案。
自然界中有许多分形的实例，比如冰晶和树枝。从数学上讲，对初始图案的复制过程可以无穷无尽。花椰菜表现出高度的自相似性，一个“相同”的小花苞可以复制七次以上。
这种情形在罗马花椰菜（有时也因为颜色而被称为罗马西兰花）上最为明显。如果你在网上搜索“植物分形”，它会是更先出现的图像之一。罗马花椰菜最引人注目的地方在于其轮廓分明的金字塔形小花，它们沿着无尽的螺旋结构堆积排列。类似的排列也存在于其他花椰菜中，不过没有这么明显。

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罗马花椰菜（图片来源： *** ）
螺旋结构存在于许多植物中，这是植物的一种主要的组织模式。值得一提的是，这个话题已经被研究了2000多年。虽然花椰菜和大多数植物一样具有螺旋结构，但它的自相似性却是独一无二的。这种特性从何而来？花椰菜的螺旋和其他植物的螺旋是由相同的机制产生的吗？
大约12年前，我在法国的两位同事弗朗索瓦·帕西（Fran?ois Parcy）和克里斯托夫·戈丹（Christophe Godin）提出了这些问题，并邀请我加入这项研究工作。我们花了很多时间疯狂地拆花，数花和测量花与花之间的角度，研究有关花椰菜生长的分子机制的文献，试图为这些神秘的植物创建一个逼真的计算模型。

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图片来源：Eugenio Azpeitia et al., Science 2021
目前，大多数可用的相关数据是关于拟南芥的，这是一种开花植物，也被称为“塔勒水芹” 。这种植物虽然是一种杂草，但在现代植物生物学中有重要地位，因为科学家对它及其变种的遗传学研究已经广泛开展了很多年。结果发现拟南芥和甘蓝（Brassica oleracea，花椰菜和卷心菜等都属于这一物种）存在联系，它们同属于十字花科。事实上，拟南芥也有花椰菜版本，它产生自一对相似基因的突变。因此，这种突变植物与花椰菜的遗传学特征非常相似。

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带有类似突变的拟南芥（图片来源：Phillip McClean/NDSU）
如果你花些时间观察花园里的杂草（很可能包括拟南芥的近亲）茎上的分枝，你会发现这些分枝一个紧接着一个，每一对分枝的夹角都是相同的。如果沿着这个分枝螺旋延伸足够远，你会看到另外的螺旋，有顺时针的也有逆时针的。
数一数螺旋的数目，你会发现它通常是斐波那契数列中的某个数。这个数列中的每个数由前两个数相加得到，于是得到0，1，1，2，3，5，8，13……的数列。在一个典型的花椰菜上，预计会看到5个顺时针螺旋和8个逆时针螺旋，或者反过来。但这是为什么呢？为了理解植物的几何形状在其一生中如何发展变化，我们既需要数学，也需要显微镜。
我们现在知道，每种植物的主要螺旋结构在微观尺度上早已形成，这发生在它发育的早期。在这一阶段，植物甚至还是点状大小的结构。在这些结构中特定的基因会开始表达，决定了这个区域会长成枝、叶还是花。
但实际上，这些基因会在复杂的“基因 *** ”中相互作用，导致特定基因在特定的区域和时间得到表达。这不是简单的直觉能够把握的，因此数学生物学家依靠微分方程来为这些基因 *** 编写模型，进而预测它们的行为。
我们发现主要的参与者有四个基因，它们的首字母是S、A、L和T 。其中A基因在突变成花椰菜状的拟南芥中缺失，它也是驱动某结构变成花的基因。
花椰菜的特别之处在于，生长顶端上的这些点会在一段时间内（最多几个小时）尝试变成花，但由于缺失A基因它们会不断经历失败，开不出花来。于是它们转而朝着茎发育。这一过程会反复进行，茎上又发育出茎，如此反复而不长叶子，进而产生一堆几乎一样的小芽。