日本の研究者チームは、植物の通信の分野で画期的な発見を行い、植物が防御反応を隣接する植物に送信するリアルタイムのスナップショットを撮影しました。
この大きな成果は、分子生物学者の豊田正嗣氏によって導かれました。 埼玉大学、雑誌に掲載されました ネイチャーコミュニケーションズ。
揮発性有機化合物
この研究の進歩は、機械的損傷や昆虫の攻撃を受けている他の植物が放出する揮発性有機化合物（VOC）に反応する、損傷を受けていない植物を観察したことにある。
この研究は、荒谷由利博士の共著者です。 チームの主要メンバーとして、学生と博士研究員の井村卓也が名を連ねています。
「植物は、近隣の機械的に損傷を受けた植物や草食植物が放出する揮発性有機化合物（VOC）を感知し、さまざまな防御反応を引き起こします。このような植物間のコミュニケーションは、植物を環境の脅威から守ります」と著者らは説明した。
プラントコミュニケーションの研究
実験装置には、葉と幼虫の入った容器と別のチャンバーハウジングに接続されたエアポンプが含まれていました。 シロイヌナズナの植物カラシ科の一般的なハーブ。
シロイヌナズナの植物は、ストレスメッセージとして機能するカルシウムイオンを検出すると緑色に光るように遺伝子操作されています。
研究チームは、蛍光顕微鏡を使用して、損傷を受けていない植物が損傷した葉からVOCを受け取った後に放出するシグナルを監視することができた。
空中警告メッセージ
この研究は、1983 年に文書化された植物接触に関する最初の観察に基づいており、科学界内で重大な議論を引き起こしました。
トヨタ自動車は、「植物が脅威にさらされている近隣諸国からの空中警告メッセージに、いつ、どこで、どのように反応するかという複雑な経緯をついに明らかにした」と述べた。
同氏は、近隣の局に差し迫った脅威をタイムリーに警告するという、この目に見えない通信ネットワークの重要な役割を強調しました。
要約すると、トヨタの研究は、植物界内の複雑で微妙な相互作用に光を当てると同時に、生態学的関係と植物の防御メカニズムについての理解を拡大します。
プラントコミュニケーションの詳細
上で説明したように、植物コミュニケーションの世界は、化学信号、光メッセージ、電気インパルス、およびネットワーク化された根が、植物の生存と相互作用に不可欠な複雑な言語を作成する世界です。
ここで、植物がコミュニケーションする複雑な方法をさらに詳しく調べてみましょう。これは、植物の生命についての私たちの伝統的な理解に疑問を投げかける植物学の興味深い側面です。
植物の化学言語
プラント通信の中心には化学信号の使用があります。 この記事の前半で説明したように、植物はさまざまな揮発性有機化合物 (VOC) を空気中に放出します。
VOC は近くの植物へのメッセージとして機能します。 干ばつや害虫の攻撃などの環境条件に関する情報を伝えることができます。
たとえば、植物が草食動物に攻撃されると、近くの植物が検出できる特定の揮発性有機化合物が放出されます。
これらの隣接する植物は、信号を受信すると、同様の攻撃に備えて化学防御を強化する可能性があります。
警報信号と防御反応
プラント通信の最も魅力的な側面の 1 つは、アラーム信号の送信です。
植物が物理的なダメージを受けると、苦痛を知らせる揮発性有機化合物が放出されます。
これは、近隣の植物に潜在的な危険を警告するだけでなく、植物に害を及ぼす害虫の天敵を引き寄せることにもなります。
本質的に、植物は生存のための戦いにおいて助けを求め、仲間を募ることができます。
電気信号によるプラント通信
植物はまた、動物の神経系を彷彿とさせる電気信号を通じて通信します。
植物がストレスや損傷を受けると、その構造内を伝わる電気インパルスが生成されます。
これらの信号は、干ばつ時の水分損失を防ぐために気孔を閉じるなど、植物の生理学的変化を刺激する可能性があります。
Widewood ネットワーク: 地下プラント通信ネットワーク
土壌の下では、植物は根と、しばしば「ウッドワイドウェブ」と呼ばれる関連する菌類のネットワークを介して、複雑な形のコミュニケーションを行っています。
このネットワークは主に、さまざまな植物の根をつなぐ菌根菌で構成されています。 これらのつながりを通じて、植物は栄養素、水、情報を共有できます。
たとえば、栄養素が不足している植物は、この地下ネットワークを通じて隣接する植物から供給を受けることができます。
この共生関係はコミュニケーションを促進するだけでなく、協力的な植物コミュニティを育みます。
生態系における植物コミュニケーションの役割
生態系の動態を理解するには、植物のコミュニケーションを理解することが重要です。
これは、植物群落が環境の課題にどのように反応するか、また、害虫や気候変動などの撹乱に直面しても植物群落がどのように回復できるかを説明するのに役立ちます。
この知識は、健全な植物のコミュニケーション、ひいては生態系の健全性をサポートする実践を導くことができるため、農業、林業、保全活動にとって非常に貴重です。
緑の世界の秘密の言語を理解する
つまり、植物のコミュニケーションは、地球上の生命がいかに複雑で相互に関連しているかを証明しています。
化学信号を発し、電気インパルスを生成し、地下ネットワークを形成することにより、植物は生存に不可欠であると同時に複雑な形式の対話を行っています。
この隠された言語を探求し、理解することを続けると、科学的な洞察が得られるだけでなく、植物の素晴らしい世界に対する認識も深まります。
葉や根にこだまするこの静かなささやきの心地よい交響曲は、私たちの周りで起こっている、しばしば気付かれない進化する生命のプロセスを思い出させてくれます。
動画提供元：豊田正嗣/埼玉大学
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