ハエトリグサは自然界で最も印象的な捕食者の 1 つで、魅惑的な蜜の香りで昆虫をおびき寄せてから、顎のような葉で昆虫を捕まえます。
今回、科学者たちはこの食虫植物が電光石火の速度で反応するメカニズムを明らかにし、チャールズ・ダーウィンとその後の多くの研究者を悩ませていた問題を解決した。
一連の複雑な実験の結果、科学者たちは、ヘアトリガーの検出により葉の外表面の細胞が軟化することを発見しました。これにより、昆虫が葉に着地してから 1 秒以内にハエ取り器が閉じた位置に反転するように指示されます。
「ダーウィンは、これらの植物が非常に速く動いているのを見て、植物の中に筋肉があると確信しましたが、植物には筋肉も神経もありません」と、フランス国立科学研究センター（CNRS）とエクスマルセイユ大学の物理学者であり、この研究の主任著者であるジョエル・ポーター博士は述べた。 「1世紀以上にわたり、多くの仮説が存在しました。植物の細胞壁がその機械的特性をこれほど迅速に調整できることは非常に驚くべきことです。」
ポーター氏によると、重要な課題は、信じられないほど速く動くこのように微調整されたシステムの物理的な測定を行うことだったという。 「一度邪魔をすると、電源が切れてしまいます」と彼は言った。 「誤って水滴で蓋を閉めてしまうと、閉じてしまいますが、翌日にはまた開きます。昆虫を捕まえると、それを消化して骨格を溶かす必要があり、それには数週間かかります。」
ポーターらは、植物の葉を歯科用接着剤で慎重に設置する一連の実験を行った。つまり、トラップを閉じる操作はできるが、動かないままであることを意味する。ハエトリグサは通常、捕獲葉の各葉に3本のトリガー毛を持っており、これまでの研究では、毛を曲げると電気信号が10分の1秒以内に罠の両側に広がることが示されている。
最新の研究では、金属チップであるナノインデンターと呼ばれる装置を使用して、葉の外表面を突いてその圧力を測定した。 「指で風船をつついているのと同じ硬さの感覚が得られます」とポーター氏は言う。
これは、トラップが作動した直後に葉の外面が軟化したことを示しています。葉のトポロジーの測定により、これは、葉内の水の移動により細胞が空になるよりも大きく曲がるためであることが示され、これが以前は有力な仮説であった。このメカニズムは、ドーム型のゴム製ポッパー玩具を表面に置くと自然にひっくり返る仕組みに似ています。
「細胞の機械的特性にこれほど急速な変化が見られる植物を私は他に知りません」とポーター氏は語った。
ポーター氏が初めて金星のハエトリソウの仕組みに興味を持ったのは、元同僚が研究室にハエトリソウを持ち込んだときでした。 「物理学者として、エンジンや力を理解する必要があると考えました」と彼は言う。 「私は20年間、それに夢中になっています。」
同氏はさらに、「植物は本当に素晴らしい。すべての植物が環境を感知し、情報を伝達し、反応し、身を守り、栄養を補給する方法を理解できる」と付け加えた。
この研究結果はサイエンス誌に掲載されました。
