ストレスに直面した植物の「悲鳴」

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激しいストレスの時に、人々は時々鳴き声で不安を解消します⁠-そして新しい研究は植物が同じことをするかもしれないことを示唆しています。

ただし、bioRxivデータベースに12月2日に投稿された調査によると、人間の悲鳴とは異なり、植物の音は私たちがそれらを聞くには高すぎます。しかし、イスラエルのテルアビブ大学の研究者がストレスのかかったトマトとタバコの植物の近くにマイクを置いたとき、器具は作物の超音波鳴きを約4インチ(10センチメートル)離れたところから拾い上げました。ノイズは20から100キロヘルツの範囲内に収まりました。これは、「数メートル離れたところからいくつかの生物が検出できる」ボリュームでしたと著者たちは述べています。 (この論文はまだ査読されていません。)

動物や植物は植物の静かな悲鳴に耳を傾け、反応するかもしれません、そしておそらく人間も適切な道具を手に持っていれば、そうすることができると著者たちは付け加えました。 「干ばつストレスを受けた植物が作り出す音を精密農業で使用することができれば、野外での録音をセットアップするのにそれほど費用がかからなければ、実行可能である」という考えは、比較植物および菌類生物学部門のフェローであるアン・ヴィッシャー英国の王立植物園で、ニューサイエンティストに語った。

動物のように、植物はさまざまな方法でストレスに反応します。研究は、植物が空腹の草食動物からの干ばつや咬傷に反応して、臭いの化学物質を放出したり、色や形を変えたりする可能性があることを示唆しています。動物はこれらの植物ストレス信号を認識して応答するようであり、他の植物でさえ、緊張した隣人から漂っている空中の香りを拾うように見えます。以前のいくつかの研究では、植物も音に反応することが示唆されていましたが、植物自体が検出可能なノイズを放出するかどうかについては疑問が残りました。

以前の研究では、研究者は植物に直接録音デバイスを取り付けて、茎の中の秘密の音を聞いていました。干ばつによってストレスを受けた植物では、気泡が形成され、飛び出し、通常は植物の茎に水を運ぶ組織内の振動を引き起こしました。キャビテーションとして知られているプロセスは、付属の録音デバイスによって検出されましたが、テルアビブの研究者たちは、植物の音が空気中を伝わるかどうかを知りたがっていました。

そのため、チームは、ストレスのたまったトマトとタバコの植物の近くにマイクを設置し、防音ボックスまたは温室のオープンスペースに配置しました。研究者たちは、1組の作物を干ばつにさらし、もう1組を物理的損傷(切り取った茎)にさらしました。 3番目の手つかずのグループは、比較のポイントとして機能しました。

録音は、異なる植物種がそれらのストレッサーに応じて異なる速度で異なる音を出すことを明らかにしました。干ばつストレスがかかったトマト植物は、平均して1時間あたり約35個の超音波鳴きを発しましたが、茎が切り取られたトマト植物は約25音を出しました。比較すると、手付かずの植物から発せられる音の平均数は、1時間あたり1つを下回りました。

グループ間のノイズのばらつきを考えると、研究者たちは、シグネチャーである悲鳴だけに基づいて各植物を識別できるかどうか疑問に思いました。機械学習(一種の人工知能アルゴリズム)を使用して、チームは各音のセットから異なる特徴を選び、植物を「乾燥、切断、またはそのまま」の3つのカテゴリに分類しました。いつの日か、農家は同様の技術を使用して、畑で干ばつに強い作物を聞くことができると著者らは示唆している。

この研究では、著者らは病気に曝された植物、過剰なレベルの塩、または好ましくない温度も音を発するかどうかをテストしなかったため、ストレスを受けたすべての植物がきしむかどうかは不明のままです。しかし、研究者たちは、とげのあるピンクッションサボテンやホトケノザの雑草など、他の切り傷や干ばつでストレスを受けた植物でも同様の音を記録しました。蛾などの昆虫は、葉に卵を産む前に、ストレスを受けた植物が発する音を聞いて状態を評価する可能性があると著者らは示唆している。

科学者が蛾が植物の騒音にどのように反応するかを観察するまで、この結論は推測にとどまる、と著者らは付け加えた-実際、外部の専門家の一人はこの考えは「あまりにも推測に過ぎない」かもしれないと語った。

スイスのローザンヌ大学の植物分子生物学の教授であるエドワードファーマーは、昆虫はさまざまな理由で特定の植物を好むことが知られており、過度のノイズがその理由の1つであるとは疑っているとニューサイエンティストに語りました。さらに、新しい研究では、土壌を乾燥させるだけで発生する可能性のある音や、研究者のマイクが拾った可能性のある他の交絡ノイズを考慮に入れていなかったとファーマー氏は付け加えた。

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