植物は、コミュニケーションを取り、資源を共有し、環境を変革することにより、複雑な世界で繁栄します

植物は、コミュニケーションを取り、資源を共有し、環境を変革することにより、複雑な世界で繁栄します ダイオウマツは菌根を介して互いに支え合っています。これは、特定の菌類と木の根の間の相互に有益な関係です。 Justin Meissen / Flickr, のCC BY-SA

種として、人間は協力するように結ばれています。 そのため、COVID-19のパンデミックの間、私たちの多くは封鎖とリモートワークを困難に感じていました。

他の生物にとって、社会的距離はより自然に起こります。 私は 植物科学者 そして、植物のライフサイクルの最初から、種子の発芽から葉の落下や死に至るまで、光の手がかりが植物にどのように影響するかを何年も研究してきました。 私の新しい本では、「植物からの教訓、」私は植物の行動の環境調整から何を学ぶことができるかを探ります。

重要なポイントのXNUMXつは、植物には相互依存性を発達させる能力があるだけでなく、接続されているときにそれを回避することも損傷を与える可能性があるということです。 一般的に、植物は生態系内の他の生物と絶えずコミュニケーションを取り、関わっています。 しかし、これらの継続的なつながりが善よりも害をもたらす恐れがある場合、植物はある種の社会的距離を示す可能性があります。

接続と相互依存の力

条件が良ければ、ほとんどの植物はネットワーク担当者です。 ザ・ 植物の大多数 根の上または根の中に住む菌類がいます。 一緒に、菌類と根はとして知られている構造を形成します 菌根菌、ネットのようなウェブに似ています。

菌根は、根から水や窒素やリン酸塩などの栄養素を吸収する宿主植物の能力を高めます。 その見返りとして、植物は光合成によって生成した糖を真菌のパートナーと共有します。 したがって、菌類と宿主植物は強力に相互接続されており、生き残り、繁栄するために互いに依存しています。

菌根の接続は、機能しているネットワーク内の複数の植物をリンクすることができます。 植物が必要以上の糖を生産するとき、彼らはこれを介してそれらを共有することができます 相互接続された根菌ネットワーク。 そうすることで、コミュニティ内のすべての植物が成長をサポートするために必要なエネルギーにアクセスできるようになります。

言い換えれば、これらの接続は、単一の宿主植物とその真菌パートナーを超えて広がります。 それらは、コミュニティ全体の関係と、植物や菌類の相互依存ネットワークを作成します。 光合成に利用できる光の量や植物周辺の土壌の組成など、外部環境の要因により、これらのネットワークの接続が微調整されます。


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Mycorrhizhaeは通信チャネルとしても機能します。 科学者はその植物を記録しました 防御化学物質を渡す、害虫に対する耐性を促進する物質など、真菌ネットワークを介して他の植物に。 これらの接続はまた、アブラムシまたは他のそのような害虫によって攻撃された植物が隣接する植物に信号を送ることを可能にします 自分の防御応答を先制的にアクティブ化する.

Mycorrhizhaeは、植物の根と菌類の生きたコミュニティであり、それらの関係から相互に利益をもたらします。

距離を保つ方が安全な場合

他の植物が危険を回避するのに役立つリソースや情報を共有することは、植物の生態系における接続性と相互依存性の力の貴重な例です。 ただし、生き残るために植物を切断する必要がある場合もあります。

光や栄養素などの環境の手がかりが十分に不足し、宿主植物が光合成によってそれ自体の成長のみをサポートするのに十分な糖を生成できる場合、より大きなコミュニティネットワークで積極的に相互接続し続けることは危険です。 そのような条件下では、宿主植物は、水と栄養素のネットワークから得られるよりも、限られた砂糖の供給を共有することからより多くを失うでしょう。

このような時、植物は 菌根の接続と発達を制限する 彼らが真菌のパートナーと交換する材料の数を制限し、新しいつながりを作ることを避けることによって。 これは、植物が長期間生き残ることができるように、エネルギー供給が限られているときに植物が自分自身を支える能力を保護する物理的な距離の形です。

状態が改善すると、植物は真菌パートナーとの共有を再開し、追加の接続と相互依存を確立できます。 繰り返しになりますが、彼らは生態系に関するリソースと情報を拡張された植物や真菌のコミュニティと共有することで恩恵を受けることができます。

親族とコラボレーションを認識する

植物が世界に進出するために使用するトリックは、社会的距離だけではありません。 また、関連する植物を認識し、それに応じて共有または競争する能力を調整します。 真菌ネットワークによって相互接続されている植物が近縁の遺伝的近縁種である場合、それらは そのネットワーク内の菌類とより多くの糖を共有する 他の植物がより遠い関係にあるときよりも。

親族を優先することは、私たちにとって非常に馴染み深いと感じるかもしれません。 人間は、他の生物と同様に、私たちの親族が生き残るのを助けるために積極的に貢献することがよくあります。 人々は、これを「家系の名前」が存続することを確実にするために働いていると言うことがあります。 植物の場合、 親戚を支援する 彼らが彼らの遺伝子を引き継ぐことを確実にする方法です。

植物はまた、環境の側面を変化させて、成長をよりよくサポートすることができます。 土壌に存在する必須栄養素は、植物が吸収できない形で「閉じ込められる」ことがあります。たとえば、鉄はさびに非常によく似た形で他の化学物質と結合する可能性があります。 これが起こると、植物は根から化合物を排出し、これらの栄養素を本質的に溶解して植物の形にすることができます 簡単に使用できます.

植物は、この方法で個別にまたは集合的に環境を変えることができます。 植物の根は、次のように知られている共同プロセスで、同じ方向に成長することができます 群がって それはミツバチの群れや鳥の群れに似ています。 そのような根の群れは、植物が特定の土壌領域で多くの化学物質を放出することを可能にし、それは植物の使用のためにより多くの栄養素を解放します。

樹木は真菌ネットワークを使用して相互にメッセージを送信します。一部の種はシステムを乗っ取ってライバルを妨害します。

より良い一緒に

菌根共生、血縁認識、協調的な環境変換などの行動は、全体として、植物が一緒に優れていることを示唆しています。 植物は、外部環境との調和を保つことで、いつ一緒に作業するかを決定でき、相互依存を促進することは、単独で行うよりも優れています。

植物と菌類の間のこれらの調整可能なつながりと相互依存性について考えるとき、特にこのパンデミックの年の間、私は絶え間ないインスピレーションを引き出します。 私たちが絶えず変化する世界で私たちの道を進むにつれて、植物は、独立、相互依存、そしてお互いをサポートすることについて、人間にあらゆる種類のレッスンを提供します。

著者について

ベロンダL.モンゴメリー、生化学および分子生物学および微生物学および分子遺伝学の教授; リサーチ&イノベーション担当副社長、 ミシガン州立大学

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