植物がリング状に生え広がる「フェアリーサークル」が形成される仕組みとは？

オーストラリアの荒野では、イネ科の植物であるツケイゲがリング状に生え広がる「フェアリーサークル」と呼ばれる現象が観察できます。このフェアリーサークルが形成される原因は長年謎に包まれていましたが、新たな研究によってフェアリーサークルの形成に微生物が関わっている可能性が浮上しています。

The contribution of pathogenic soil microbes to ring formation in an iconic Australian arid grass, Triodia basedowii (Poaceae) - BT20122
(PDFリンク)https://www.publish.csiro.au/bt/pdf/BT20122

Fairy Circles in Australia May Be Due to Microbes, Study Says - The New York Times
https://www.nytimes.com/2021/04/12/science/fairy-circles-australia.html

オーストラリアに生息するツケイゲは、最初は小さく集まって生えますが、その後、新たな株が外側に芽を出すと中央の部分が枯れてリング状になります。これを繰り返すことで、ツケイゲは大きなフェアリーサークルを形成します。

ニューサウスウェールズ大学で生態学を研究するアンジェラ・モールズ氏は、ツケイゲが中央部分を枯らしながらフェアリーサークルを形成する仕組みを解明するために、これまで「中央部分が乾燥していないか」「中央部分の土が圧縮されていないか」「何らかの昆虫が関わっていないか」といった仮説を検証してきましたが、フェアリーサークルが形成される理由を説明できる有効な手がかりは得られませんでした。

モールズ氏は最近になって「ヨーロッパの湿地帯で、土壌病原菌の影響で中央部分が枯れ、植物がリング状に成長した」という話を聞き、「ツケイゲのフェアリーサークルの形成にも細菌などの微生物が関わっている可能性がある」という仮説を立てました。そして仮説を検証するべく、「フェアリーサークルの内側の土(Inner)」と「フェアリーサークルの外側の土(Outer)」を実験室に持ち帰り、それぞれを殺菌してからツケイゲの種を植えて、発芽するか観察しました。

以下のグラフは縦軸が発芽した割合を示しており、それぞれのバーは、「フェアリーサークルの内側の土(Inner)」と「フェアリーサークルの外側の土(Outer)」を殺菌しなかった場合(オレンジ)と殺菌した場合(白)の発芽率を表しています。グラフを確認すると、「フェアリーサークルの内側の土(Inner)」を殺菌した場合、殺菌してない場合よりも発芽率が高くなっていることが分かります。モールズ氏はこの結果から「フェアリーサークルの内側では、何らかの微生物がツケイゲの発芽を阻害している」と推測しています。

反対に、「フェアリーサークルの外側の土(Outer)」を殺菌した場合、殺菌していない場合と比べて発芽率が低くなることも判明しました。このことからモールズ氏は「フェアリーサークルの外側には、ツケイゲの発芽を助ける微生物が生息している」と推測しています。

さらに、モールズ氏は成長したツケイゲに対する細菌の影響を調べるために、上述の観察と同様の条件でツケイゲの種ではなく成長した株を植えて、成長を観察しました。その結果、フェアリーサークルの内側と外側の双方で、殺菌の有無が成長に影響を与えないことが判明しました。

モールズ氏は「植物は発芽の際に多くのエネルギーを必要とします。そのため、発芽の際は微生物の影響を強く受けますが、発芽した後は微生物の影響は小さくなります」と述べています。

今回の研究ではフェアリーサークルの形成に微生物が関わっていることが明らかになりましたが、細菌の種類に関しては不明点が多く残っています。モールズ氏は「微生物の種類を特定することは、ツケイゲの生態系を理解する上で十分価値のあることです」と述べ、詳しい分析を進めることに意欲を見せています。