植物が仁義なき生存競争に投入している秘密兵器5選

食うか食われるかの生存競争をしている野生動物とは違い、植物は争いとは無縁に見えますが、実際には植物も害虫などの捕食者を相手に日夜戦いを繰り広げています。そんな植物が生き残るために使っているさまざまな戦略を、イギリス・ヨーク大学のポスドク研究員であるマイク・ニューランド氏が、人間の兵器に例えて解説しました。

The Biological Warfare of Plants
http://nautil.us/issue/90/something-green/when-plants-go-to-war-rp

ニューランド氏によると、植物は受動的な犠牲者であるどころか、進化の過程で非常に過激な防御手段をいくつも身に付けているとのこと。そこでニューランド氏は、植物が持つ戦略や化学物質の中から、人間の戦争で使われる兵器や戦法にも通じるところがあるものを5つピックアップしました。

◆1：早期警戒システム

植物が行っている捕食者対策は、化学物質によるものが主ですが、常に強力な化学物質を合成していると負担になります。そこで植物は、害虫による食害が起きるとすぐに揮発性物質を放出し、まるで警報のようにして近くの植物に危険を伝えて強力な化学物質の合成を促します。

ニューランド氏が「早期警戒システム」に例えている一連の化学反応は、ジャスモン酸類(JA)と呼ばれるホルモンがトリガーとなっています。

食害によりJAが放出されると、有害な化学物質の合成を抑制する「ジャスモン酸ZIMドメインタンパク質(JAZ)」というタンパク質が分解されます。この働きにより、JAは植物が本来持っている「兵器の組み立てライン」をフル稼働させて、捕食者に対抗する化学物質の合成を開始することができるようになります。

植物はまた、揮発性物質だけでなく地下ネットワークを通じて、危険の存在をお互いに伝えます。例えば、マメ科の植物を使った実験では、ある株にアブラムシが付着すると、根が真菌のコロニーでつながっている他の株も防御物質を合成し始めることが確かめられました。一方で、根が真菌でつながっていない株は防御物質を合成しなかったとのことです。

このことからニューランド氏は「マメ科植物と共生している菌類は、生物的なインターネット回線のように機能し、植物から植物へと重要な情報を伝達しているようです」と述べています。

◆2：支援要請

植物が放出する揮発性物質は、植物同士の連絡に使用されるだけでなく、別の生物を味方につけるために使われることもあります。例えば、ヨーロッパ産のトウモロコシの一種は、イモムシに食べられるとβ-カリオフィレンという揮発性物質を放出します。

この物質には、イモムシの天敵である寄生バチを誘引する働きがあるため、イモムシはやがて寄生バチの幼虫に食い殺されてしまいます。β-カリオフィレンは他にも、根から放出して肉食性の線形動物を誘引し、根についたネキリムシを捕食させるために使われることもあります。

◆3：ブービートラップ

不用意に植物体を口にした捕食者に対する、ブービートラップを用意する植物もいます。例えば、キャベツやカラシナを含むアブラナ科の植物は、グルコシノレートという一見無害な化学物質をミロシナーゼという酵素ともに貯蔵しています。

グルコシノレートとミロシナーゼはごく薄い細胞壁で区切られており、捕食者がこの細胞壁を破壊すると、2つの化学物質が反応して有毒ガスを発生させ、捕食者を攻撃します。すりおろした大根やワサビが強烈な辛みとなるのも、この作用によるものだとのこと。このブービートラップは、強力すぎて植物体にもダメージを与えるため、アブラムシのように針状の管を刺すだけの攻撃に対しては作動しないようになっているそうです。

◆4：かく乱攻撃

前述のように、味方となる昆虫を誘引する植物がある一方で、敵となる害虫の通信をかく乱させる植物も存在します。植物の汁を吸ってしまう害虫であるアブラムシは、肉食性の昆虫から攻撃を受けると、警戒ホルモンとしてβ-ファルネセンという物質を分泌します。一部の植物も、アブラムシを検知するとこのβ-ファルネセンを放出して、アブラムシを追い払おうとします。

これに対し、アブラムシは植物が放出したβ-ファルネセンを無視することで対抗していますが、一部の野生のジャガイモはさらに一枚上手な手段を講じています。そのジャガイモは、粘着質の表面を持つ葉にβ-ファルネセンを格納しており、アブラムシが粘液に足を取られてもがくことでβ-ファルネセンが放出されます。この仕組みにより、ジャガイモはアブラムシが本当に攻撃されてもがいているかのようなパターンで警戒ホルモンを放出することが可能になっているそうです。

◆5：応急処置

人間や動物がけがをすると、傷口にできたかさぶたの下で活発に細胞分裂を行い、けがを癒やします。同様に、損傷した植物組織でも「傷ホルモン」が分泌され、細胞分裂を促してダメージの回復を図ります。また、破壊された組織からは防腐剤の役割を果たす揮発性物質が発生し、細菌や菌類の感染から組織を保護したり、他の植物に危険を知らせたりします。ニューランド氏によると、刈り取ったばかりの草の香りの主成分は、この揮発性物質のにおいなのだそうです。

ニューランド氏は、記事の末尾で「生物が生き残るためには進化し続けなければならない」という赤の女王仮説に言及して、「植物と植物を食べようとする昆虫の戦いは、赤の女王仮説に基づいた軍拡競争です。両者とも、その場に踏みとどまるために全力疾走しています」と結論付けました。