古植物学者らは、今日の植物のいくつかの興味深い運動行動は明らかにはるか昔から存在していたと報告している。2億5000万年以上前、ペルム紀の一部の植物は夜に葉を折りたたんでいた。研究者らは、葉の化石にある特徴的に対称的な摂食痕を使ってこれを証明することができた。葉が一時的に閉じているときに、虫が葉の穴をかじったことがあるそうです。
根気強く観察してみると、植物も複雑な運動行動を示すことに気づくでしょう。これは、現代生物学の尊敬される先駆者であるチャールズ・ダーウィンを魅了しました。 1880 年の著書「植物の運動の力」の中で、彼は多くの例の中で、夜眠として知られる現象を報告しました。さまざまな種類の植物が、夜間に葉を特定の休息位置に置きます。
一部の葉は「眠りにつく」
これは一部の種で特に顕著で、夕方に注意深く葉を折ります。主な葉脈は「折り線」として機能し、2 つの側面が重なり合います。朝になると、特定の運動要素によって葉身が再び開きます。ただし、この動作の機能についてはまだ未解決の疑問がいくつかあります。さまざまな目的が想定されています。植物を折りたたむことにより、夜間の熱放出を減らしたり、表面に問題となる水の蓄積を回避したりする可能性があります。また、夜間に葉を捕食者にとって魅力的でなくしたり、害虫が夜行性の捕食者に捕らえられやすくするために遮蔽物を減らしたりすることもあります。
この一見複雑な概念は、植物の進化の歴史の中で比較的現代的に発展したものであると考える人もいるかもしれません。しかし、古植物学者の国際チームが葉の化石を使って明らかにしているように、これは明らかに事実ではない。 「私たちの発見はかなり型破りなアプローチに基づいています」とストックホルムのスウェーデン自然史博物館の上級著者スティーブン・マクラフリンは言う。この研究は、夜間に閉じる植物の葉には、昆虫による食害の特徴的なパターンが見られるという発見から始まりました。昆虫は、互いの表面を同時にかじるのです。朝、葉が開くと、折り畳み軸の左右に2つの鏡を反転した穴の構造が現れます。
閉じた状態でかじられた
研究チームが報告しているように、彼らはまさにそのようなパターンを中国の葉の化石から発見した。それらは、約 3 億年から 2 億 5,000 万年前のペルム紀の植物相の特徴である、いわゆるギガントプテリド科の植物に由来します。葉が虫にかじられることもあることが知られています。研究者らは広範な調査の結果、夜眠に特徴的な対称的なパターンがはっきりと見える葉の化石を特定することができた。これらは完全に成長した葉で、夜に折りたたまれている間に昆虫に「貫通して」食べられたようです。
「私たちの結果は、これらの植物が植物進化の非常に初期の段階で夜眠的な葉の動きを発達させたことを示しています。 「これには本当に驚きました」と筆頭著者の昆明雲南大学のZhuo Feng氏は言う。マクローリン氏は続けて、「睡眠行動は地球の歴史を通じて、さまざまな植物グループとさまざまな時期に独立して進化してきたことが現在明らかになっているため、植物にとって生態学的に重要な利点があるようだ」と述べている。
科学者たちは現在、この興味深い研究テーマに引き続き専念したいと考えている。おそらく「睡眠行動」の特徴的な痕跡は、植物の進化の歴史にある他の化石グループでも検出できるだろう。
出典: Cell Press、専門記事: Current Biology、doi: 10.1016/j.cub.2022.12.043
