植物が実は痛みを感じているーそんなニュースが大きな話題になっている。より正確に言うと、脳や神経を持たない植物が傷つけられると、その情報を他の部分に伝える仕組みが解明されたのだ。

米サイエンス誌に掲載されたこの研究は、アメリカでも大きな反響を呼び「命とは何か」という議論も起こっているという。今回、研究の中心になった埼玉大学の豊田正嗣准教授からこの研究の新しさや科学の魅力について話を聞くことができた。【取材:島村優】

人間は贅沢すぎ、貧しい植物の涙ぐましい工夫

—これまでわかっていなかった、植物が傷つけられた情報を全身に伝える仕組みが判明したことが話題になっています。

この実験は、どうやって神経を持たない植物が、別の場所に情報を伝えているのかという疑問からスタートしました。植物には脳も神経もないし、切り刻んでも痛いとも言わない、反応しているかどうかもわからない。

実験に使ったのはシロイヌナズナって雑草です。煮ても焼いても食べられない、動きもしない退屈な雑草なんですけど、そこにも素晴らしい能力が隠れていて、それを解き明かしたというのが今回の発見なんですね。

—具体的にはどういった仕組みだったんでしょうか。

結論から言うと、植物は害虫などによってかじられた時、傷ついた細胞からグルタミン酸を流出します。グルタミン酸というのは、食べれば「うまみ調味料」として知られている、あのグルタミン酸です。

このグルタミン酸がグルタミン酸受容体と結合することで、細胞内でカルシウムイオンのシグナルが発生します。このカルシウムシグナルが「師管」という養分を運ぶ管を通って、全身に伝わっていることがわかった、ということなんですね。


幼虫が葉っぱを食べると、その危険を知らせる情報(明るく光っているのがカルシウムイオン)が別の葉っぱに伝えられることがわかる

—神経は持っていないけど、そういう仕組みを使って植物が情報を伝えていたと。

その通りです。言葉の使い方は飛躍してしまうかもしれませんが、グルタミン酸が植物における「神経伝達物質」のような役割をしていることがわかりました。

植物って、決定的に貧しいんですよね。

—貧しい?

僕ら人間はかなり贅沢しているんですよ。例えば、痛覚だって指先まで神経を張り巡らせていて、神経も臓器も何個あるんだっていう話です。いろいろな組織も器官も備えていて、一つの目的のために一つを準備しているようなものです。なんでも揃えすぎで、これはかなり贅沢しすぎです。

植物はそれに比べると決定的に機能が貧しい。でも進化的に人間や動物と同じような仕組みをなんとか当てている、それを発見した時に「この子らよく頑張ってるな」と思いましたね。

—生物としての機能が少ないながら、工夫していると。

そう。植物って茎を切って中を見ると、外に表皮があって、皮層という細胞層があって、内皮があって、その中に導管、師管がある。他に、柔細胞っていう細胞が敷き詰められていますが、大まかに言えば、このくらいしか持っていないんです。

今回、維管束の中にある師管という養分を通す管が「痛みのシグナル」の通り道だということがわかって、これはつまり人間でいう血管に血管と神経の両方の役割を与えているということなんです。すごい工夫された仕組みだなと感心しました。

「痛みを感じる」植物を食べると殺生なのか

どんな反応が起きるか実際に見てみましょう。

この植物は、葉っぱが傷つけられて細胞内カルシウムイオン濃度が上昇すると明るく光るようにしています。試しに右上の葉っぱをつまんでもらえますか?

—こうですか?

そうです、いいですね。今は右上の葉っぱを傷つけてもらったら、すぐに明るくなってそれが段々と隣の葉っぱに移動しました。


この数十秒の間に、右上の葉っぱが傷つけられたことを感じて「これは危険だ。次は近くの葉っぱが食べられないように、周りに教えないと」と情報を伝えているんですね。これを脳も神経も持たない植物が行っていると。

葉っぱが傷つけられたから、防御体制をとれるようにしているということですか?

そう、植物は葉っぱを摘まれるとすぐに「痛っ!」と感じて、危険を周りの葉っぱに伝えているということです。

—「植物は痛みを感じていた」と大きく取り上げられていましたね。

確かに「痛み」と言うと哲学の世界に踏み込んでしまって、植物が本当に「痛み」を感じているかはわかりません。ただ、少なくとも自分が傷つけられた時に、どういう仕組みでそれを感じているかは明らかになったんです。

—分かりやすく説明するために、そういう言葉を選んで説明していると。

やはり「植物って大事だけど、人間の命とか病気と比べると重要なの?」と考える人は多くいます。そこには大きなギャップがあるのかもしれませんが、取るに足らない植物が非常に巧みな仕組みを使って、動物と同じようなことをやっていると多くの人に伝えたい。だから論理的には飛躍しているかもしれませんが、「痛い」といったキャッチーな言葉を使って説明しました。

—痛みを感じるかどうかで、海外でも大きな話題になっていると聞きました。

この研究は、ニューヨークタイムスやフォーブスやナショナルジオグラフィックでも大きく取り上げられました。アメリカにはベジタリアンヴィーガンといった動物性のものを食べない人が多くいるんですけど、驚いたのは、これからヴィーガンはどうするのかと盛り上がっていたことです。米サイエンス誌のYouTubeではアメリカ人が熱く議論しているのを見ました。


Science誌がYouTubeアップした動画でも熱い議論が交わされている

—植物も痛みを感じているのだとすれば、命の捉え方も変わってくるんですね。

そうなんです。芝刈りをしたり、踏みつけたり、口の中で野菜を食べている時も、こうした現象が起こっているかということですよね。

痛みを感じてるとなると、「殺傷する」という考えにも触れてきます。だから、そしたら今まで食べてもいいと思われてた野菜をこれからも食べられるのか、ヴィーガンは何を食べたらいいんだ、といった話になっているようです。

—ただ単に痛みを伝える経路がわかっただけではない、広い影響があったと。

「痛み」という概念を含むと、確かにサイエンスからは少し離れるてしまうんだけど、皆さん興味を持って飛びついてくれたなと感じています。新しい視点で植物を捉えるチャンスにはなったのかなと。

自然科学の研究は「セクシー」である

ーこの発見にたどり着いた時は、どんな感情が沸き起こりましたか?

僕らがやっている自然科学の研究の醍醐味って、やっぱり今まで見たことがないものが見えた時、それも自分の知識や想像をはるかに超えてきた時なんですよ。鳥肌が立つくらいドキドキする。

今回はアメリカで長く一緒にやってたサイモン・ギルロイっていう教授、髪の毛が腰くらいまであるメチャクチャ存在感がある人物なんですけど、彼が僕の研究データを見た時に、一言「セクシー!」って。

—セクシー!?

そう、セクシー!って(笑)。え、そういう時「セクシー」って使うの?って思わず聞いてしまいました。そうしたら、いやセクシーはあんまり使わないけど、これはセクシーだと。ファンタスティックとかクールとかはよく使うんですけど。あの瞬間はお互いの中で、最高の瞬間だったなと思います。

ーこの研究はどのような分野に応用することを考えていますか?

農業の世界では、害虫や病気、ウィルスなどで全世界の20%〜30%の穀物が失われていて、食糧問題が問題視されています。対応策としては、人工的に合成された農薬を使うという方法がありますが、人間の薬と同じようにウィルスや虫を殺す薬剤は使い続けているといつかは効かなくなります。

農薬のもう一つの問題は、「残留農薬」として知られていますが、薬の構造そのものが我々の体に害を与えるかもしれないこと。こうしたことを踏まえて、相手を殺すのではなく植物の抵抗力を上げるような新しいタイプの農薬開発を考えています。

—具体的にどんな方法で今回の研究成果と繋げるんですか?

例えば、グルタミン酸受容体を活性化することができれば、植物の抵抗性を上げることができます。しかも、一滴たらせば、別のところでも抵抗性が上がるんです。もしかしたら、うま味が増して美味しくなるかもしれない。こうしたアミノ酸型の新しい農薬を開発しようとしています。

—面白いですね。もしかして味もおいしくなるかも。


学生よ、日本を飛び出して視野を広げよ

—もともと、どうして植物を研究する道に進んだんですか?

植物の研究をしていると言うと「子供の頃から植物に興味があったんですか?」と質問されることが多いですが、子供の頃は植物には全く関心がなかったですね。生き物にすら興味がなかった。それよりも宇宙物理や素粒子物理といった分野の物理学が好きでした。

唯一、今につながりそうなエピソードを挙げるとしたら、小さい頃に親にワープロを買ってほしいとねだったことがありました。何のために使うかというと「辞書を作りたい」と。小学生の頃の僕は、世の中のわからないことすべてを理解したいという夢を持っていたようなんです。何かを深く考えたり、真理を追求したりしたいというのは、対象は植物でも動物でも宇宙物理でも同じで、それが僕の原点なんだと思います。

—大学に進学してからも、植物への道は一本道ではなかったんですよね。

最初は、理学研究科で物理を学んで、そこから博士課程から医学系研究科に移ったんですよ。それで大学病院で植物の研究をやって博士号を取りました。なぜ物理から生物学に移ったかといえば、僕がひねくれ者なのでマニアックな道を好むというのもあるんですけど、もう一つ理由があります。

それは、物理学の美しさは論理、数式の美しさですが、生き物はあまりに複雑すぎて全然美しくないなと感じたことです。生物には「1+1=2」にしないような複雑なシステムがあって、そんな面白い生物を僕が美しいと感じる物理学で解明することはできないかと思って、生物物理学に興味が移っていきました。

ー研究、科学の面白さはどういうところにあると思いますか?

新しいことを発見する面白さに尽きますよね。科学は仮説を立てて、それを検証するの繰り返しですが、大学院生の時代は自分の予想が外れるのがすごい悔しかったです。ただ、その当時の物理学科の先生が「若いうちは当たるわけないんだよ。でも経験を積むとだんだん勘が研ぎ澄まされていく」ってことを言ってくれて、それが励みになって。

そうして経験を積むと段々と予想が当たるようになってきましたが、最近は自分の予想が外れることの喜び、期待を裏切ってくる結果の方がドキドキしますね。「そこやったんかあ!」って。想像される範囲のことって、所詮人間の知識や想像力の範囲で解決しているわけであって、大したことじゃないんですよ。

—仮説が外れる時こそ興奮するようになったんですね。

実験系の科学の面白いところは、我々の想像もしないことが生み出されてくるところにあると今は思っています。自分の想像が外れて全く違うところに答えが出てくる瞬間が一番セクシーなんだろうなと。

でも思い出してみると、僕も26歳くらいの頃は「このまま学生を続けてていいのかな」とか「来年からどうやって生活すればいいのかな」とかそういう不安と戦っていましたね。

ーそうだったんですか。日本とアメリカは学生の学ぶ環境は違いますか?

アメリカでは多くの場合、大学院生は授業料を払わなくていいくらいの「給料」のようなものが受け取れます。アメリカの場合は州立大学でも何百万円とか大金がかかってしまいますが、学科や学部がアルバイト代として出してくれるんですよね。だから生活そのものは困らない。

だけど日本の学生って、博士課程とかでも学費も払わないといけないし、一人暮らしするなら生活費も稼がないといけない。だから多くの学生がアルバイトをしています。僕の時代でも、コンビニの深夜バイトをやっている人は周りにも結構いました。そういう貧しい時代に、唯一自分を支えてるのは「研究が楽しい」っていう科学に没頭する純粋無垢な気持ちだけでしたよ。

ー豊田さんが指導している、これから研究者を目指そうという学生には、どういう声をかけて励ましていますか?

昔だったら「念ずれば花ひらく」とか「諦めなければ必ず道は開けるよ」とか言ってあげていたんだけど、大学の教員になってみると、必ずしも夢を諦めなければ成功するよ、とは言えない現実があることを知りました。

果たして学位とった後に就職先があるのか。僕らは大学教員であってその先は保証できません。だから学生を応援することが、本当に彼ら彼女らの背中を押すことになっているのか、崖に突き落とそうとしているのかは、自信が持てないですよね。

—難しい問題です。

もっと良い言葉をかけてあげたいのが本音だけど、迂闊なことを言えるほど明るく能天気な世界ではない。ただ僕は海外での研究生活が長い方なので、一つ言ってあげられることは「あなたたちが頑張れるのは日本だけではない。世界にもフィールドを広げた方が良いよ」ということです。

日本では、27歳の新卒で一般企業に就職するのは難しいという実態が根強くあります。僕がアメリカで経験した大きな違いの一つは、博士号の評価が高いということ。学位を取ってからベンチャーに勤めたり起業したりといったケースが多いんです。

—そうなんですね。確かに大学院に行ってから起業する話はよく聞きます。

今は少子化が進んでいて、大学のポストなんてこの先どんどん少なくなると思うんです。だからこそ「夢さえあれば何でもできる」って枠が残ってないところに学生を押し込んでどうするんだという話ですよね。ただ、視野を広げれば、中国にも東南アジアにもマーケットはあるんです。今、自分の目に見えている小さな世界にこだわらず、アジアから欧米まで、大学のようなアカデミアから企業まで目を向け、様々な可能性にトライしてほしい、というのはメッセージとして伝えてあげたいです。

—本日はありがとうございました。これからの研究成果も楽しみしています。

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