Fascinerende patronen in onze natuur: waar komen ze vandaan?
In onze verbeelding lijkt de wilde natuur recht tegenover de logische wetenschap te staan. Fauna en flora zijn ruw, spontaan en ongekunsteld, dat denken we althans. Kijk maar naar lieveheersbeestjes met stippen of de ‘willekeurig’ gevlekte vacht van een reekalfje of lynx. In werkelijkheid liggen natuur en wetenschap veel dichter bij elkaar. Meer zelfs: wiskundige begrippen vormen soms de logische verklaring voor bepaalde planten- en dierenpatronen in het wild. Waar komen ze precies vandaan?
Heb je je ooit afgevraagd waarom lynxen zo’n unieke vacht hebben? Waar komen die vlekken eigenlijk vandaan en waarom staan ze precies op die plaats? In de natuur ontstaan patronen en vormen niet per toeval. Planten- en dierenpatronen ontstaan door morfogenese, een biologisch proces dat bepaalt hoe organismen eruit zullen zien wanneer ze nog een embryo zijn. De Britse mathematisch bioloog en informaticus Alan Turing goot morfogenese zelfs in een wiskundig model. Volgens hem zijn moleculen die ‘morfogenen’ genoemd worden verantwoordelijk voor de patronen en vormen die uiteindelijk te zien zijn op de vacht van een dier of de blaadjes van een plant. Twee moleculen, een activator en inhibitor, lokken een chemische reactie uit en verspreiden zich zo in het organisme. Daarbij vormen ze strepen, vlekken, kronkelingen, etc. De grootte en onderlinge afstand tussen die zichtbare accenten kunnen volgens Turing ook berekend worden met behulp van het getal π, dat ongeveer 3,14159 bedraagt.
De gulden snede van slakken en schelpen
Klinkt deze theorie vergezocht? Biologen, wiskundigen en natuurkundigen proberen al bijna honderd jaar te begrijpen waarom steeds dezelfde patronen terugkeren en hoe ze gevormd worden. Als je goed oplet, zie je dat de natuur veel ordelijker, systematischer en methodischer is ingedeeld dan het op het eerste gezicht lijkt. Als je De Da Vinci Code gelezen of gezien hebt, ken je vast wel de Fibonacci-reeks. Dat is een reeks van getallen waarbij de som van de twee voorgaande getallen gelijk is aan het eerstvolgende cijfer: 1 1 2 3 5 8 13 21 34… Oorspronkelijk werd deze getallenreeks gebruikt om de natuurlijke groei van een konijnenpopulatie te berekenen. De Fibonacci-reeks wordt visueel voorgesteld als een slakkenhuis of schelp. Als je de reeks doorloopt en elk getal deelt door het voorafgaande cijfer, dan levert je dat een spiraal ofwel de gulden snede op. Die gulden snede werd tijdens de Renaissance als een soort van ‘goddelijke verhouding’ aanzien.
Terugkerende patronen en vormen
Hoe perfect symmetrisch ziet deze sneeuwvlok eruit? Ongelooflijk toch? Ongelooflijk mooi ook! Onder de microscoop vormen sneeuwvlokken bijna perfecte zeshoeken, en toch zijn ze allemaal uniek. In de natuur komen bepaalde vormen en patronen regelmatig terug. Zo lijken de takken van bomen wel heel erg op de structuur die onze longen vormen? Ook de vlekken van de aardslak of ‘luipaardslak’ (Limax maximus) lijken als twee druppels water op de vacht van de katachtige met dezelfde naam. Nog een terugkerend patroon zijn strepen. In onze natuur vind je tal van voorbeelden zoals de gestreepte pyjamavacht van wilde biggetjes, het zwart-gele lijf van de gewone bronlibel, de donkere en lichte lengtestrepen van de muurhagedis, etc. De Britse journalist Philip Ball schreef er zelfs een boek over ‘Fascinerende patronen in de natuur’. Ja, de natuur is echt een grootmeester in structuur en organisatie.
