Frukt är nödvändigt i kosten, även om varje person har sina preferenser och smaker. Äpplet är vanligtvis ett av de mest konsumerade för sin smak, men vi uppmärksammar inte dess utseende.
Har du någonsin undrat varför den har en grop på toppen? Om det verkligen hänger från trädet, varför har det inte en mer långsträckt form? Vetenskapen har avslöjat i en studie varför får den den formen och har en gropformad spets.
Äpplets tillväxt ger den formen
I grund och botten är denna fysionomi resultatet av de olika tillväxtfaserna mellan massan och stjälken, enligt den nya matematiska studien av frukten. Äpplen är relativt sfäriska, bortsett från gropen i toppen. Men ett team från Harvard University i Cambridge gav sig ut för att se om de kunde förstå varför frukten har sin ovanliga form.
Forskarna använde en gel som kunde anpassa den formen över tiden. Detta hjälpte dem att replikera hur ett äpple växer, och de jämförde det med tillväxten av riktiga äpplen i en fruktträdgård. Att kombinera detta med matematisk modellering avslöjade att fruktens underliggande anatomi (hur den växer kl. olika rytmer och mekanisk instabilitet) spelar en gemensam roll i höjden av gropen, de nedre åsarna och fruktens allmänna form.
Dr Lakshminarayanan Mahadevan, huvudförfattaren till studien, hade tidigare utvecklat en enkel teori för att förklara äpplens form och tillväxt. Projektet började dock bära frukt när forskarna kunde koppla samman observationer av riktiga äpplen i olika tillväxtstadier.
En matematisk teori löser det okända
För att förstå utvecklingen av formen på äpplet och spetsen vände sig forskarna till en mångårig matematisk teori känd som singularitetsteori.
Singularitetsteori används för att beskriva ett antal olika fenomen. Detta kan användas för att lära dig mer om svarta hål eller mer abstrakta exempel, som ljusmönster på botten av en pool och sprickutbredning. «Dessa fokuspunkter kan ibland ta formen av singulariteter där deformationerna finns.sa författaren och tillade att "ett allestädes närvarande exempel ses i toppen av ett äpple, den inre gropen där stjälken möter frukten".
Teamet av forskare antyder att särdragen i detta fall är liten förändring i tillväxthastigheten runt stammen, jämfört med andra delar av äpplet, vilket skapar en grop. Toppen av äpplet har inget gemensamt med ljusmönstren i en simbassäng, men den har samma form som dem.
Teamet använde numerisk simulering för att förstå varför tillväxten av fruktens skal och kärna bildar en spets. De bekräftade sedan simuleringarna med experiment som efterliknade tillväxten av äpplen med hjälp av gel som svällde över tiden. Experimenten visade att olika tillväxthastigheter mellan huvuddelen av äpplet och stamregionen resulterade i groparformad spets.
Dessa förändringar och spetsformer ses i vissa äpplen och andra frukter, som t.ex persikor, aprikoser, körsbär och plommon. Teamet upptäckte att fruktens anatomi kan ha gemensamma funktioner genom att ge upphov till flera spetsar i alla liknande frukter.
Författarna säger att arten av de molekylära signalerna som utlöser tillväxthämning nära stammen bör undersökas i framtiden. De vill också titta på mekanismerna som kopplar celler till förändringar i fruktens vävnader.