シーッ…植物がささやく小さな秘密を聞いてみませんか？

図1はCalligonum mongolicumの樹木のような形状を示しています。樹木のようなモンゴルノキは、暑さや干ばつに耐えるために葉が変形し、光合成の機能がその年の新枝に移されます。この新枝は「栄養枝」や「同化枝」とも呼ばれます。

図2は淡い枝分かれのCalligonumを示しています。淡い枝のナツメは比較的耐寒性があり、-40℃以下の極端な気温でも枝先が凍ることなく安全に冬を越すことができます。賢いのは、砂に埋もれても耐えられることです。枝の下部が砂の中に埋もれていると、実は成長が早くなり、すぐに新しい枝を形成できるのです。写真：ドゥアン・シミン

諺にもあるように、「世の中には不思議なことは何もない」。もし科学者がさらに技術的な手段を提供すれば、私たちの想像を超えるさらに驚くべきことが起こるでしょう。今月中旬、非常に「SF」的なニュースが2件発生した。科学者が初めてザトウクジラと「会話」したのだ。そして植物はコミュニケーションをとるために「音」を出すことができます。

前者は、米国の研究チームが最近、水中スピーカーを使ってザトウクジラと「会話」することに成功し、ザトウクジラがスピーカーに「接触」した際の鳴き声を録音したと報じた。この「コミュニケーション」は複雑なレベルの理解と相互作用を示すと言われており、人類の将来の地球外生命体の探索に重要な意味を持つ。

後者は、イスラエルの研究チームがCell誌に発表した論文を引用し、一見静かな植物の意外な一面を明らかにした。トマトやタバコは、乾燥したり茎を切ったりすると超音波の「叫び声」を発する。これまでの研究報告では、菌類は光や化学物質にさらされると発する電気信号のパターンを変え、植物の根は共生関係にあるときに信号を発すると述べられている。これらの現象は、植物が「会話」に似た相互作用を持っていることを意味しているのでしょうか?水不足など、植物が発する「音」を「理解」できれば、農業における精密灌漑が実現できるのではないでしょうか。

話題が広がり、とても興味深かったです。

イギリスの生物学者であり進化論の創始者であるダーウィンはかつてこう書いています。「生物の風景の中で、私はいつも植物を褒め称えるのが嬉しい。」植物の進化を振り返ってみると、「生殖の技術」だけを見ても、「無性」から「有性」へ、「両性」の異種交配から「自給自足」の自家受粉まで、植物の生存の知恵は私たちの想像を超えています。もう一度考えてみましょう。根の出現により水分供給の問題が解決され、植物は水から離れられるようになりました。維管束は互いに絡み合ってつながっており、植物体が水、無機塩、有機物を輸送することを可能にし、それによって植物が「一次」から「高度な」に移行できるようにします。

「植物の知性」という用語は議論の余地があるものの、植物は私たちがこれまで考えてきたよりも進化し、適応し、より「知的な」種であると主張することもできる。実際、20 世紀初頭には、科学者たちはさまざまな刺激に対する植物の反応を研究し、植物が積極的に環境を探索し、目標に応じて行動を学習して調整することを指摘していました。植物生理学の最近の発展により、植物を周囲からの情報を取得、保存、共有、処理、利用する能力を持つ生物として研究することも可能になりました。ある学者は、「知性」が生存中に直面する問題を解決する能力と定義されるならば、植物がこうした能力を備えていることを否定することはできないとさえ示唆した。

研究によると、ニューロンがなくても、植物は独自の知覚・反応システムを使って情報をうまく処理・統合し、それによって自身の生理機能、成長と発達、形態構築を調節できるそうです。植物は人間や動物のように移動によって逆境から逃れることはできませんが、環境情報と自身の生理活動を統合することで、環境の変化に積極的に適応することができます。

砂漠では水は貴重な資源です。砂漠の植物は一般的に、水ストレスの条件に対処するためにさまざまな戦略を進化させてきました。水が極端に不足すると、多くの植物が休眠状態になります。雨や露によって栄養を与えられた植物は、発芽、成長、開花、結実というプロセス全体を素早く完了することができます。形態学的に見ると、砂漠植物の葉の表面積は一般的に減少または退化しており、あるいは進化の過程で「変態」を起こし、鱗状、トゲ状、または葉がなくなった状態になっており、これは植物の蒸散速度を低下させるのに非常に有利である。

私は新疆ウイグル自治区で、重要な砂漠の植物群と防風と砂の固定の「守護者」であるモンゴルナツメを見てきました。葉は托葉に縮んで枝の節間に巻き付くため、枝の節間が非常に短くなります。枝は成長するにつれてねじれ、曲がるため、この「砂漠管理の先駆者」は「ナツメ」とも呼ばれています。特に驚くべきことは、同化した緑の新芽が光合成のために葉の代わりをすることができるだけでなく、高温によるやけどや水分の損失を防ぐために枝にワックスの層が成長することです。

実際、カリゴナム植物の豊かな多形性と可塑性は、環境とともに起こる小進化と進化の現れです。これは生物学者の目から見て、分類と進化に関する基礎科学研究のための「優れた材料」にもなります。古典的分類学、生物季節学、生殖生物学、細胞学、解剖学、分子生物学など、複数の分野が関係しているのは驚くべきことです。それは何の能力ですか？

著者: Yin Chuanhong