植物は私たちが思っているよりも賢いのでしょうか？ コーネル大学の科学者がセイタカアワダチソウ植物に知性の一種を発見

新しい研究では、セイタカアワダチソウ植物は近くの植物の存在や環境の合図に基づいて草食動物への反応を適応させることによって一種の知性を示すことが示されており、知性の伝統的な定義に疑問を投げかけています。

セイタカアワダチソウは、葉から反射される遠赤色光の割合を感知することで、近くにある他の植物に触れることなく見ることができます。 草食動物がアキノキリンソウを食べるとき、近くに別の植物があるかどうかに基づいて反応を調整します。 この種の柔軟で適応的なリアルタイムの反応は、植物の知性の兆候なのでしょうか?

答えるのは簡単な質問ではありませんが、化学生態学者のアンドレ・ケスラー氏は、雑誌に掲載された最近の論文で植物の知能について主張しました。 植物の信号と行動。

植物の知能の定義

「知性については70以上の定義が公表されており、特定の分野であっても、それが何であるかについて合意はありません」と農生命科学部生態学・進化生物学科のケスラー教授は語る。

多くの人は、知能には中枢神経系が必要であり、電気信号が情報を処理する媒体として機能すると信じています。 一部の植物生物学者は、植物の維管束系を中枢神経系と関連付け、植物内にある種の中心的な存在によって情報の処理と応答が可能になると示唆しています。 しかしケスラー氏はこの考えに強く反対している。

アキノキリンソウの植物。

「植物には電気信号がはっきりと見られますが、神経系との相同体に関する十分な証拠はありません。しかし問題は、この信号が植物の環境信号を処理する能力にとってどれほど重要であるかということです。」 彼は言った。

ケスラー氏と彼の研究室の博士課程学生である共著者マイケル・ミュラー氏は、植物の知能について主張するために、その定義を最も基本的な要素、つまり「環境から得られる情報に基づいて問題を解決する能力」に絞り込んだ。 「ある目標に向かって」とケスラー氏は語った。

ケーススタディとして、ケスラー氏は、セイタカアワダチソウ植物と害虫に食べられたときの反応を調べた以前の研究を指摘しています。 ハムシの幼虫がアキノキリンソウの葉を食べると、その植物は昆虫にその植物が損傷していて食料源として不十分であることを伝える化学物質を分泌します。 揮発性有機化合物（VOC）と呼ばれるこれらの空気中の化学物質は、近隣のセイタカアワダチソウ植物にも取り込まれ、カブトムシの幼虫に対する独自の防御手段を生成するよう促します。 このようにして、セイタカアワダチソウは草食動物を近隣に運び、被害を分散させます。

実験と観察

で ペーパー 2022 雑誌で 植物、ケスラーと共著者アレクサンダー・チョタ博士。 21年に、セイタカアワダチソウが近くの植物の葉から反射される遠赤色光のより高い割合を知覚できることを示す実験を実施した。 隣人がいて、カブトムシがセイタカアワダチソウを食べる場合、カブトムシはより早く成長することで草食動物への耐性にさらに投資するだけでなく、植物が害虫に抵抗するのを助ける防御化合物も生成し始めます。 隣人がいない場合、植物は食べられても指数関数的に成長することはなく、草食動物の化学反応は著しく異なりますが、それでも非常に大量の草食動物に耐えることができます。

「これは私たちの知能の定義に当てはまります」とケスラー氏は言う。 「環境から受け取る情報に応じて、植物は標準的な行動を変えます。」

近隣のアキノキリンソウも、害虫の存在を示すVOCを認識すると知性を示します。 「近隣諸国からの揮発性排出物は、将来の草食動物の存在を予測するものです」とケスラー氏は言う。 「彼らは環境シグナルを利用して将来の状況を予測し、それに応じて行動することができます。」

インテリジェンスの概念を植物に適用すると、植物の化学コミュニケーションのメカニズムと機能についての新しい仮説が生ま​​れる可能性があると同時に、インテリジェンスが実際に何を意味するかについての人々の考え方も変わる可能性がある、とケスラー氏は述べた。

最後のアイデアも適切なタイミングで生まれました 人工知能 それは現在の関心の対象です。 たとえば、少なくとも現時点では、AIは目標に向けて問題を解決していないと同氏は述べた。 「我々の知能の定義によれば、人工知能は知能ですらない」と彼は言う。 代わりに、アクセスできる情報内で識別されるパターンに依存します。

ケスラーが興味を持ったアイデアは、植物が蜂の巣のように機能する可能性があると示唆した 1920 年代の数学者から来ました。 この場合、各巣は個々のミツバチのように機能し、植物全体がミツバチの巣に似ています。

「これが意味するのは、プラント内の脳は中央調整の必要のないプラント全体であるということです」とケスラー氏は言う。

超有機体全体には電気信号の代わりに化学信号が存在します。 他の研究者らの研究によると、各植物細胞は、隣接する植物から来る非常に特定の揮発性化合物を検出するための広域スペクトルの光知覚と感覚分子を備えていることが示されています。

「彼らは環境の匂いを非常に正確に嗅ぐことができます。私たちが知る限り、どの細胞もそれが可能です。しかし、細胞はすべて同じものを認識し、成長や代謝における集団的な反応を刺激するために化学信号を介して通信します。」 「このアイデアは私にとってとても魅力的です。」

参考文献：アンドレ・ケスラー著、マイケル・B・ケスラー著「草食動物と知的植物に対する誘導抵抗性」 ミュラー、2024 年 4 月 30 日、 植物の信号と行動。
土井: 10.1080/15592324.2024.2345985

この論文は、New Botanist Fund からの助成金によって支援されました。