Науковці створили математичну модель плода та підтвердили власні розрахунки експериментально, повідомляє науковий журнал Nature Physics.
У ході дослідів із гелем, що набухає, у Гарвардській школі інженерії та прикладних наук знайдено пояснення характерної формі яблука — майже ідеальної кулі з обов'язковою виїмкою у верхній частині на місці кріплення плодоніжки. Дослідження проводилися на основі теорії сингулярності, в процесі регулярного збору та вимірювань урожаю.
Яблука з фруктового саду Кембриджського університету вчені досліджували на різних етапах формування. Кожен плід розрізався уздовж з метою фіксації утворення верхньої ямки. За викривленням форми кулі навколо плодоніжки були отримані відомості про динаміку зміни плода протягом часу. Спостереження показали, що поглиблення виїмки відбувається поступово, а на молодих плодах до одного з половиною сантиметрів у діаметрі це викривлення важко помітити.
Для математичного опису спостережень дослідники використовували ту ж саму теорію особливостей або сингулярності, за допомогою якої описуються чорні діри, заломлення світла та інші фізичні явища. У такий спосіб було виведено універсальну формулу кривої при моделюванні яблука.
Далі автори роботи зосередилися над з'ясуванням механічної основи появи виїмки. Було встановлено, що плід рівномірно розростається у всіх напрямках, виключаючи внутрішню серцевину та зону приєднання плодоніжки.
Цифрове моделювання та експерименти з гелем підтвердили механізм формування виїмки за рахунок різної швидкості росту тканини в різних частинах плода. Паралельно дослідники дізналися про механічну нестабільність, через яку навколо плодоніжки можуть з'являтися множинні перегини.
В майбутньому наукова група займеться дослідженням клітинних та молекулярних факторів, що лежать в основі біологічної сингулярності.