Wetenschappers hebben een computermodel ontwikkeld dat de groei van een appel beschrijft. Zo ontdekten ze waarom elke appel een karakteristiek kuiltje bij zijn steeltje heeft.

De meeste appels zijn grotendeels rond – in elk geval een stuk ronder dan bijvoorbeeld een peer. Maar bij het steeltje houdt die rondheid op. Daar buigt het vruchtvlees naar binnen en vormt het een kuiltje.

Een internationaal team van wis- en natuurkundigen heeft nu verklaard hoe dat kuiltje ontstaat. Dat deden ze met een combinatie van waarnemingen, theoretisch onderzoek, experimenten en simulaties.

‘De mooiste dingen ontdek je door er niet specifiek naar te zoeken’
LEES OOK

‘De mooiste dingen ontdek je door er niet specifiek naar te zoeken’

Medisch bioloog Yvette van Kooyk wil het immuunsysteem leren kankercellen aan te vallen door hun suikerjas-vermomming weg te knippen.

De onderzoekers haalden appels van bomen om de precieze vorm in verschillende groeistadia in kaart te brengen. Dat deden ze in een boomgaard van de Universiteit van Cambridge, de universiteit waar natuurkundige Isaac Newton aan verbonden was toen hij in 1666 de zwaartekracht doorgrondde – volgens de overlevering dankzij een vallende appel.

Meerdere kuiltjes

Gewapend met deze gegevens verfijnden de onderzoekers een eerder ontwikkeld wiskundig model van de groei van een appel. Met het nieuwe model simuleerden ze de ontwikkeling van allerlei soorten appels. Daaruit bleek dat het verschil in groeisnelheid tussen vruchtvlees en klokhuis het kenmerkende kuiltje veroorzaakt.

Om zeker te zijn, testten de onderzoekers hun model in het lab. Ze bootsten de groei van een appel na met een langzaam opzwellende gelachtige substantie. Ook hier leidde een verschil in groeisnelheid tussen binnen- en buitenkant tot de vorming van een kuiltje. Bij een bepaalde grootte van de steel ontstonden er zelfs meerdere kuiltjes. Dit zie je ook weleens in echte appels, evenals in andere stukken fruit zoals perziken en abrikozen.  

Appeltje-eitje

De formules waarop het appelmodel is gebaseerd, komen vooral uit de singulariteitentheorie. Die theorie beschrijft verschijnselen waarbij op kleine afstanden grote veranderingen plaatsvinden. Behalve bij het kuiltje van een appel zie je dat op allerlei plekken in de natuur; een voorbeeld zijn de lichtpatronen op de bodem van een zwembad.

Door die relatie met singulariteiten geeft het appelmodel biologen een beter begrip van hoe objecten in de natuur hun vorm verkrijgen. ‘Een van de grote raadsels in de biologie is morfogenese: het ontstaan van vormen’, zegt natuurkundige Aditi Chakrabarti van de Harvard-universiteit, een van de onderzoekers. ‘Dankzij de vorm van de bescheiden appel hebben we enkele natuurkundige aspecten van een biologische singulariteit op de proef kunnen nemen. Nu is het zaak om de moleculaire en cellulaire mechanismen achter de kuiltjesvorming te doorgronden.’

Kortgeleden ontwikkelden wetenschappers ook al een formule die de vorm van een ei verklaart. Het lijkt erop dat ze langzaam maar zeker dichter bij het antwoord komen op de ultieme vraag: waarom zijn de bananen krom?