花を摘んだり、草を踏んだりしても植物は「痛み」を感じないと思いますか？

報道によると、米国ワシントン州立大学の科学者たちは、植物には神経がなくても、何かが触れるとそれを感知できることを発見した。ニュースを要約します

結論：「植物には触覚がある」ということは、植物は痛みを恐れているということでしょうか？

植物との関わり

まず、この実験がどのように行われたかを見てみましょう。科学者たちは遺伝的手段を使っていくつかの植物を改変し、その細胞にカルシウム信号に基づく「ストレスセンサーインジケーター」を持たせました。人間の髪の毛ほどの細さのガラス棒で細胞に触れると、細胞内および細胞間のカルシウムシグナル伝達の変化を示すインジケーターが表示されます。

実験結果によると、ガラス棒で触れると、信号はゆっくりと動く波として現れることがわかりました。しかし、ガラス棒を取り除くと、波はすぐに速くなり、すぐに消散します。 2 つの異なる波は、植物がストレスの到来と消滅に対して 2 つの異なる反応パターンを示すことを意味します。

私たちは生活の中でこの魔法のような相互作用を直接体験することもできます。ミモザは触れるとそれを認識して、まるで恥ずかしがっているかのようにすぐに花を閉じます。ハエトリグサなどの食虫植物は、すぐに自らを檻に変えて昆虫を捕らえ、ゆっくりと消化することができますが、まず昆虫の接近を感知する必要があります。

この動物的な「感情」は本当に存在するのでしょうか？そうでもないです。

触って感じて

動物は、ますますペースが速くなる世界に適応するために、明確な触覚を進化させる必要があります。文字通りに言えば、動物と植物の違いは「動と静の違い」にあります。しかし、多細胞生物の最も初期の時代では、動物はサンゴのように海底に固定され、ランダムに浮遊する栄養素を食べたり、プランクトンのように流れに流されたりしており、積極的に追いかけたり狩りをしたりすることはありませんでした。これは、走ったり、跳んだり、飛んだりできる動物という現在のイメージとは大きく異なります。

カンブリア紀の種の爆発により、このすべてが変わりました。動物は驚くべき運動能力を獲得しましたが、それを支えるには一連の知覚能力が必要です。たとえば、視覚と聴覚によって獲物と捕食者の位置を感知し、周囲の攻撃的および防御的な地形を理解することができます。触覚は外部環境の機械的刺激を感知することができます。それ以降、体内を通過する海水や風の変化が危険を感知し、動物の中枢神経系が獲物と天敵を区別するように誘導します。

そして、すべての証拠は、長い間私たちに無視されてきた植物にも同様のメカニズムがあることを示しています。ただ「桃と梅は沈黙している」だけである。植物には神経系がないので、この圧迫感を処理するどころか、それを一種の「知覚」としてまとめる余地もありません。

痛い、とても痛い！

動物には触覚の進化版である痛覚さえあります。

例えば、誤ってレゴブロックを踏んだり（機械的刺激）、熱湯で火傷したり、冬の中国東北部で鉄の扉を舐めたり（温度刺激）、激辛麺を食べたり（化学的刺激）、すると、間違いなく痛みを感じます。これにより、体内の痛み受容体が刺激され、末梢神経系から中枢神経系に危険信号が送られます。このプロセスの間、傷やその他の部位は、ヒスタミンやプロスタグランジンなど、痛みを積極的に誘発する一連の物質を放出し、このプロセスを助け、最終的に大脳皮質の体性感覚野、前帯状回、島皮質を通じて痛みを生み出します。

言い換えれば、痛みは脳によって作り出される知覚です。たとえば、人間が痛みを感じることができるかどうかは、刺激を受けたときの行動の動機、過去の経験、感情的な性格、家族、社会的・文化的背景によっても影響を受ける可能性があります。これは、傷害を完全に客観的に反映したものではなく、むしろ「脳のサプリメント」であり、身体に利益を求め、危害を避けるよう促すかどうかを脳が決定するものです。さらに、私たちが感じる痛みは、体に何が起こっているかを伝えることもできます。歯痛や腹痛は、体からの警告であることを知っているので、すぐに病院に行くように促すことができます。

植物と動物は同じですか？

植物は、「触覚」に似た方法で機械的圧力に反応するだけでなく、「痛み」のような反応も示すのでしょうか?牛や羊が草を食べるなどして植物が刺激を受けると、抗酸化システムがその「傷」に過酸化水素などの超酸化物を過剰に分泌します。これらの防御シグナル分子は、痛みの因子のように植物の体内で輸送され、植物の防御システムを活性化します。しかし、このプロセスでは、自分自身を動かす必要がないため、内部的に痛みを感じることはありません。代わりに、天敵が嫌うタンニンなどの物質を放出し、ほとんどの植物の安全を確保します。

植物の痛みの「知覚」については、まだ解明されていない謎が数多く残っています。たとえば、さまざまな植物がこの「痛みの拡散」を実現するために使用する物質は異なりますが、その機能は似ているようです。例えば、防御シグナル分子であるシステミンは、18 個のペプチドから構成される小さな分子です。自然環境ではナス科の植物にのみ見られます。しかし、科学者たちは、アブラナ科のシロイヌナズナに人工的にこれを植え付けることで利用できることを発見した。

いくつかの実験では、前述のカルシウムイオン経路は、動物と同様に「触覚」に加えて「痛み」の信号も伝達できることも示されています。これは、植物細胞と動物細胞が両方とも真核細胞であり、両者の基礎となる構造の一部も共通している可能性があるためと考えられます。

しかし、はっきり言えることは、中枢神経系を持つ動物と比較すると、植物が外部刺激を感知するメカニズムは、脳で処理される「知覚」と混ざっていないということです。それは依然として純粋に機械的な反応であり、動物の反応とは本質的に異なります。

抜粋：教室の内と外 中学生版・科学青年2023年7月号 週刊第3号（通算1149号） 文・コード 編集/毛英