編者按：2023年5月起，“學(xué)習(xí)強(qiáng)國(guó)”學(xué)習(xí)平臺(tái)與中國(guó)科學(xué)報(bào)社聯(lián)合發(fā)起“科學(xué)家回信”活動(dòng)，邀請(qǐng)廣大讀者向自己心中向往尊敬的科學(xué)家、科技工作者提問(wèn)、留言?；顒?dòng)啟動(dòng)后，“學(xué)習(xí)強(qiáng)國(guó)”“科學(xué)網(wǎng)App”收到了讀者的踴躍留言。我們精選了讀者胡龍全的提問(wèn)，請(qǐng)中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所研究員陳有華發(fā)出第八十三期手書(shū)回信。

以求索之問(wèn)激發(fā)科學(xué)探討，以互動(dòng)回應(yīng)碰撞科學(xué)新知，“學(xué)習(xí)強(qiáng)國(guó)”“科學(xué)網(wǎng)App”愿成為公眾與科學(xué)的信使，歡迎你進(jìn)入“向科學(xué)家提問(wèn)”小程序提問(wèn)、留言。

讀者胡龍全：請(qǐng)問(wèn)該怎么理解自然界中有許多生物都具有近似數(shù)學(xué)的特征呢？就像向日葵的花序排列是斐波那契數(shù)列一樣，是因?yàn)檫@一些數(shù)學(xué)中的“模型”會(huì)更有利于生物的生存嗎？

陳有華：自然界中，許多生物展現(xiàn)出的形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征，可以用簡(jiǎn)單精妙的數(shù)學(xué)公式進(jìn)行表征，如向日葵小花螺旋形狀按照斐波那契數(shù)列排列。這種極具數(shù)學(xué)規(guī)律性特征的存在，主要源于生物在進(jìn)化過(guò)程中對(duì)環(huán)境的適應(yīng)和優(yōu)化。在理想情況下，通過(guò)遵循數(shù)學(xué)規(guī)律，生物能夠更有效地利用資源，如光能和養(yǎng)分，從而提高生存和繁殖的成功率。

例如，向日葵的花序排列使得其能最大化地接收陽(yáng)光，促進(jìn)光合作用，這有助于植物的生長(zhǎng)和種子的發(fā)育。這種數(shù)學(xué)特征不僅優(yōu)化了生物體的結(jié)構(gòu)，還反映了生物體在進(jìn)化過(guò)程中“無(wú)意識(shí)”或“有意識(shí)”地遵循和應(yīng)用了自然法則。

此外，數(shù)學(xué)模型在生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，為理解生命現(xiàn)象提供了有力的工具和方法。它們幫助我們深入理解生物系統(tǒng)的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性，預(yù)測(cè)生物體的行為趨勢(shì)，甚至指導(dǎo)環(huán)境保護(hù)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等實(shí)踐活動(dòng)。通過(guò)數(shù)學(xué)模型與計(jì)算工具，我們可以更深入地探索生命的奧秘，揭示生物與自然之間的和諧共生關(guān)系。

總之，自然界中許多生物的生長(zhǎng)過(guò)程和形態(tài)特征等所表現(xiàn)出來(lái)的數(shù)學(xué)特征，是其對(duì)環(huán)境適應(yīng)和優(yōu)化的結(jié)果。這些特征不僅有助于生物的生存和繁衍，也為我們提供了探索生命本質(zhì)和自然界的鑰匙。