科学家回信|陈有华：生物数学特征是探索生命本质和自然界的钥匙

编者按：2023年5月起，“学习强国”学习平台与中国科学报社联合发起“科学家回信”活动，邀请广大读者向自己心中向往尊敬的科学家、科技工作者提问、留言。活动启动后，“学习强国”“科学网App”收到了读者的踊跃留言。我们精选了读者胡龙全的提问，请中国科学院成都生物研究所研究员陈有华发出第八十三期手书回信。

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读者胡龙全：请问该怎么理解自然界中有许多生物都具有近似数学的特征呢？就像向日葵的花序排列是斐波那契数列一样，是因为这一些数学中的“模型”会更有利于生物的生存吗？

陈有华：自然界中，许多生物展现出的形态和结构特征，可以用简单精妙的数学公式进行表征，如向日葵小花螺旋形状按照斐波那契数列排列。这种极具数学规律性特征的存在，主要源于生物在进化过程中对环境的适应和优化。在理想情况下，通过遵循数学规律，生物能够更有效地利用资源，如光能和养分，从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阳光，促进光合作用，这有助于植物的生长和种子的发育。这种数学特征不仅优化了生物体的结构，还反映了生物体在进化过程中“无意识”或“有意识”地遵循和应用了自然法则。

此外，数学模型在生物学领域的应用日益广泛，为理解生命现象提供了有力的工具和方法。它们帮助我们深入理解生物系统的复杂性和动态性，预测生物体的行为趋势，甚至指导环境保护和农业生产等实践活动。通过数学模型与计算工具，我们可以更深入地探索生命的奥秘，揭示生物与自然之间的和谐共生关系。

总之，自然界中许多生物的生长过程和形态特征等所表现出来的数学特征，是其对环境适应和优化的结果。这些特征不仅有助于生物的生存和繁衍，也为我们提供了探索生命本质和自然界的钥匙。