研究人员发现，常见的室内植物——中国钱树（Pilea peperomioides）在其叶片内部隐藏着一种独特的几何系统。这一发现表明，自然界可能通过类似于计算机科学和城市规划中的数学规则来解决复杂问题。

人们常常在随机事物中看到有意义的形状和模式，这种现象被称为“图案识别”。然而，科学家们发现，自然界确实遵循隐藏的数学规则。冷泉港实验室的副教授Saket Navlakha专注于这些模式的研究，并在一种常见的室内植物中发现了这种几何模式。

中国钱树中的隐藏几何学

这一发现的核心是Voronoi图，这种几何形状将空间划分为围绕中心点的区域。例如，学校学区就是一个典型的Voronoi图，每个区域确保学生距离指定学校最近。

Navlakha指出：“Voronoi图在城市规划和网络设计等多个领域中被使用了几个世纪。”虽然科学家们之前在自然界中观察到了类似Voronoi的结构，但通常缺乏明确的中心点。Navlakha和前研究生Cici Zheng在中国钱树中发现了一个罕见的例外。

科学家绘制叶脉和气孔

中国钱树是原产于中国云南和四川的多年生植物，广泛作为装饰性室内植物栽培。其圆形叶片中包含可见的气孔，称为水孔，周围是环状的网状叶脉，负责水分和养分的运输。

通过仔细研究气孔和叶脉的排列，Navlakha和Zheng确定了叶片内自然存在的Voronoi模式。

研究人员与国际知名的植物叶脉研究专家Przemysław Prusinkiewicz合作，共同识别出产生中国钱树叶片周围环状叶脉结构的“自然算法”。

“就像人类必须解决生存问题一样，其他生物也是如此，”Zheng说道。现在她在艾伦研究所担任博士后。“但与人类不同，植物无法明确测量距离！相反，它们依赖局部生物相互作用来实现相同的Voronoi解决方案。”

自然界的数学算法

这一发现突显了生物体如何通过简单的局部相互作用创造高度组织的系统，而无需进行有意识的计算。

Navlakha表示：“我们认为自然界中的这些算法可以解释生物体的行为，并帮助我们理解世界。”这一例子很好地结合了经典几何学、现代植物生物学和计算机科学。

Prusinkiewicz补充道，这项研究可能最终解答了几十年来未解的科学问题。

“植物形态和模式形成的数学特性令人惊讶，”Prusinkiewicz说。“几十年来，网状叶脉形成的机制一直悬而未决，而现在我们终于在中国钱树的Voronoi模式中找到了合理的答案。”

Navlakha和Zheng希望未来对这些自然几何系统的研究能深入了解植物如何应对自然界中的复杂挑战。他们相信这项工作最终将帮助科学家更好地理解与进化、生物发展和生命本身相关的数学原理。

参考文献：“Reticulate leaf venation in Pilea peperomioides is a Voronoi diagram” by CiCi Xingyu Zheng, Shirsa Palit, Matthew Venezia, Elijah Blum, Ullas V. Pedmale, Dave Jackson, Enrico Scarpella, Przemysław Prusinkiewicz and Saket Navlakha, 12 May 2026, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-026-71768-3