植物に関する驚くべき10の事実

　植物のポテンシャルの高さは、カラパイアの読者ならご存じのことだろう。動くことができないゆえにその身を守る毒性は高く、オーバーキルにもほどがある種が存在するし、人を惑わす幻覚作用とかはなはだしいわけだ。

　自然素材だから体に優しいという神話を信じている人は、花粉症のことを考えてほしい。なんなら漆やヘデラの葉に触ってみるといい。触ったことを一生後悔するほどには皮膚にダメージを食らうのだから。

　それでも植物には植物にしかない素晴らしさがある。ここでは人々の想像を掻き立てるような植物の魔法を見ていくことにしよう、そうしよう。

10. CAM植物とC4植物

　CAMはベンケイソウ型有機酸代謝、C4は代謝プロセスで利用される4つの炭素を指す。この種の植物は、暑く乾燥しているため長期間水分を蓄えねばならない環境ゆえに特殊な構造を発達させた。

　通常の植物は光合成のために二酸化炭素を取り入れる気孔があるが、CAM植物とC4植物は水分の蒸発を防ぐために日中はそれを閉じておく。

　ところが、こうすると吸収した二酸化炭素が不適切なタンパク質と結合してしまい、かえってエネルギーを消費することになる。

　これを光呼吸というが、CAM植物とC4植物は気孔を夜間に開き、ホエノールピルビン酸に二酸化炭素を固定して炭素 4つから成る化合物オキサロ酢酸を生成する。砂漠の植物はこのシステムを通じて、夜間に二酸化炭素を集め、昼間にそれを代謝するのである。

9. 師部と木部

　どちらも維管束植物が栄養を運ぶために使う細胞の名だ。これは維管束植物が大きく成長できる理由でもある。道管や仮道管、木部柔組織や木部繊維などから構成される木部は地中深くにはられた根から葉まで液体を運ぶ役割を担う。木を構成する硬い細胞であり、高く成長してもだらりと垂れ下がらないのはこのおかげだ。

　師部はそれ以外の栄養を運ぶ役割を担っており、木部のように硬くはない。

　木部と師部は運搬のために管状構造をしており、木部は師部によって囲まれている。隣接する細胞は必要に応じて小さな開口部を通じて水分や糖を通過させる。

8. ウツボカズラ

　ハエトリグサほど有名ではないかもしれない。その葉は水差しのような形状をしており、内側は滑りやすいワックスに覆われている。

　底には甘い香りを放つ分泌液が蓄えられ、ついでに獲物を逃さないための蓋まで備わる。ウツボカズラは高地と低地で異なるが、どちらも熱帯の高湿度の地域に自生する。一般的なのは高地の種で、よりはっきりと水差し型をしている。低地の種は幅広で、水差しの上部はより一般的な形状だ。

　分泌液につられた昆虫はワックスのために最早よじ登ることができない。液内には消化タンパク質が含まれており、逃れようともがく獲物を即座に消化しにかかる。獲物となるのは普通は昆虫の類であるが、大きく成長したものの中ではときにネズミまで犠牲になってしまう！

ネズミだっておいしくいただく、食虫植物ウツボカズラの捕食映像

7. 重力屈性

　これは重量をはねのける植物のスーパーパワーである。一般に植物は光合成を最大化するために日光へ向かって上へと伸びる。しかし日光が乏しい環境では光を求めてどの方向にでも伸び、ときに逆さまに成長することもある。

　しかも日光が遮断されると、ものの数時間で成長の方向を変えることができるのだ。そんな芸当ができるのも方向と重力を感知する洗練された仕組みがあるからだ。

　植物の先端には分裂組織というものがある。ここには平衡細胞という細胞が含まれており、これが重力を感知し、伸びる方向を決める。細胞が光を求めて動き始めると、植物は成長の方向を変える。植物のきわめて高度な進化を示す事例である。

6. 補助色素

　クロロフィルという緑色色素については聞いたことがあるだろう。光合成に不可欠な色素だ。このためにほとんどの植物は緑色であるが、別の色素も持っている。

　それが補助色素で、光の吸収を最大化するために様々な波長に適した色素である。吸収できる光の波長の範囲が広いほど、植物はより多くの糖を作れるようになる。補助色素にはどんな色でも吸収できるものがある。藻類を例に説明しよう。

　例えば海藻類には大きく分けて緑藻、紅藻、褐藻の3種の仲間がいる。海中では光は急速に減衰するため光合成が難しくなる。このため生存には補助色素が不可欠で、海藻は生息する深さに応じて異なる色を利用できるよう進化した。

　水の浅いところでは赤い光が多く行き届くため、陸上の植物同様、太陽光のうち赤色と青色の光を捕らえて光合成する緑藻が多く生息するようになる。

　一方、緑の光は水深が深いところに行き届くため、そこには緑色の植物が吸収しづらい緑色の光を光合成できる赤色色素を多目にもつ紅藻が繁殖する。

　つまり紅藻が効率の悪い赤を選んだのは、ほかの藻類との競合を避けられるというメリットがあるからだ。

5. 世界で最も豊富なタンパク質

　植物は世界で最も豊富に存在すると考えられているタンパク質を持っている。それはリブロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ/オキシゲナーゼ、通称「RuBisCo」だ。

　光合成に不可欠なタンパク質で、吸収した二酸化炭素と結合し、無機物から有機物に変えてくれる。既知のものとしては、地球上で唯一これができる酵素である。

RuBisCoは二酸化炭素を固定し、3つの炭素原子を含む分子であるホスホグリセリン酸分子を2個作る。その6分の1の分子が糖の生成に使われる。

　RuBisCoは、生産性が高すぎて水分を喪失させてしまうために、CAM植物やC4植物にとって危険な代物である。そのためそれらでは活性化していない。

　しかしほとんどの植物では得られるエネルギーを最大化するためにきわめて活発である。非常に効率的で、1つの酸素分子につき4つの二酸化炭素分子を代謝することができる。地球の大気に含まれるO2がCO2の500倍であることを考えるとその凄さが分かる。

4. 褐虫藻（かっちゅうそう）

　褐虫藻はサンゴの中に潜む藻類の仲間である。サンゴと褐虫藻は共生関係にあり、前者は後者に生活空間を提供する代わりに、後者が光合成で作り出した栄養を得ている。

　褐虫藻は酸素、糖、アミノ酸をサンゴに与え、代謝によって作られる有害な物質も消化する。美しいサンゴ礁で有名な透き通るような海は栄養に乏しいことが多い。

　一般的に透明度が上がるほどに、藻類やバクテリアが少なくなるために養分が少ない環境になる。ゆえにサンゴは褐虫藻を必要とする。

　一方で、透明度の高さは褐虫藻が光合成をする上では光を吸収しやすく都合がいい。サンゴと褐虫藻はこの厳格な栄養サイクルを利用して、綺麗ではあるが養分に乏しい海でお互いに助け合って生きている。

　この高度に進化したプロセスはサンゴ白化現象という問題に直面している。水質が汚染や酸化によって変化すると、ストレスを感じたサンゴは褐虫藻を追い出してしまう。するとサンゴは漂白されたかのようになる。こうなると、どちらも生存することは難しい。魚のような大きな種はより健全な環境へと引っ越してしまい、かつて栄えたサンゴ礁生態系の残骸だけが残される。

3. 本物の植物

　このリストは植物を対象としている。実は藻類も昆布も厳密には植物ではない。植物と言われることは多いが、独自の生物区分に属している。動物よりはずっと植物に近いが、純粋な植物と考えるには違いが多すぎるのである。

　最も重要な違いはきちんとした根と幹と葉がないことだ。真昆布は確かにそうしたものを備えているように見えるが、実際は違う。根ではなく、付着器だ。

　これで強い波や海流でも流されないよう岩などに固定される。また葉は葉状部と呼ばれ、自立している点で植物の葉とは異なる。葉状部の各細胞は自分自身に栄養を供給し、維管束系がなくても生存できるのだ。茎はサポートのためだけのもので、葉状部が伸び上がって水面付近で日光を集められるようにする。

2. 水分の喪失を減らす

　CAM植物とC4植物が水分を保存するために特殊な適応をしたことについてはすでに触れた。だが同じ問題を抱えているのはこの種だけでなく、どの植物も水の喪失を防ぐメカニズムを有している。

　代表的なものは、ワックス状の葉、気孔の利用、孔辺細胞といったものだ。孔辺細胞は気孔の周囲にあり、開閉のタイミングをコントロールする。孔辺細胞が不活発なときは弛緩しており、気孔が閉じる。孔辺細胞が硬く屈曲すると、気孔は開く。

　孔辺細胞は内部のカリウムイオンの濃度が高まったときに開口部が開かせる。この状態になると、孔辺細胞は水分を取り込もうとする。

　水分が取り込まれるとカリウムイオン濃度は薄まり、細胞は再び力が抜け、気孔が閉じる。また気孔が開く際は二酸化炭素も取り込まれ、光合成が可能になる。このプロセスは相前後して機能し、夜間に気孔が閉じると、植物は昼間の間に蓄えた水とエネルギーを使用できるようになる。

1. エチレン

　エチレンはフルーツが放ち、熟成させるガスだ。人間は見ることも、嗅ぐこともできないが、人間の食材においては大きな役割を果たしている。

　エチレンを放つのは梨や林檎のような果物で、ベリーのような小さな果実の場合、そうした果実のようには熟れる必要がないため放たない。

　ガスは加齢との関連が指摘されているが、ゆえに熟成を促進する。果実がエチレンを放出し始めると、それは他の果実にも広まり、ガスの放出を促す。このため家庭で果物をまとめて保管しておくと、熟れる速度を早めることができる。

　エチレンは作物の収穫高を増やすためにも利用される。特にこれが利用されるのはトマトだ。しかし使用しすぎると果実を腐らせてしまったり、葉や花が黄色くなって落ちるなど植物にもダメージがある。

　乱用は禁物だが、自然界の植物が美味しい果実を結ぶために身につけた素晴らしい適応だ。

via:Top 10 Fascinating Facts About Plants/ translated hiroching / edited by parumo

訂正(2017/7/24 11:47)　本文の一部を訂正いたしました。
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