ダーウィン時代から、植物の外界感知歪み能力に関する研究は車の積載量であり、植物は移動できないが、決してぼんやりしているわけではないことも認識されてきた。しかし、これまでの研究は知覚や有機化合物、光電信号の伝達にとどまっていることが多く、植物が音波を通じて情報を伝達する研究はまだ報告されておらず、植物王国はほとんど沈黙していると考えられている。

しかし最近、イスラエルのテルアビブ大学のアイ・カイト氏とオーウェン・レヴィン・エプスタイン氏らが行った研究では、植物がストレス下で遠隔検出可能で情報量が豊富な音を出すことが初めて証明された。この発見は、「沈黙」の植物王国に対する人々の伝統的な認識を変えるかもしれない。

植物からの音波はこれまで検出されていなかった

音は本質的に波であり、空気を通じて伝播し、人の耳に伝わって鼓膜の振動を引き起こす。音の大きさは、実際にはこの振動強度に反映されている。人間の耳に聞こえる最低周波数は約20ヘルツ、最高周波数は約2万ヘルツで、これは一般的で、比較的に公認された理論値であり、この範囲を超えると、いくつかのツールを借りるしかない。犬や猫などの動物には、人間には聞こえないかすかな音が聞こえる。

これまで多くの研究により、植物が干ばつや有害な昆虫、草食動物の脅威にさらされると、色、におい、形状の変化などの表現型の変化が現れることが明らかになってきた。それらが放出する揮発性有機化合物（VOCs）は近隣の植物にも影響を与え、これらの植物の抵抗性の増強をもたらす。総じて言えば、植物は視覚、化学、触覚信号を生成することができ、他の植物や動物も時々これらの信号に反応することができることが証明されている。しかし、植物がストレスを受けると音を出すことは十分に研究されていない。

ストレス植物によって「鳴き声」が異なる

植物科学と食糧安全の研究に長く携わってきたアイ・カイト氏とオーウェン・レヴィン・エプスタイン氏らは、トマトとタバコの2種類の植物を1つの遮音された消音箱に配置し、植物から10センチ離れた場所に20 ~ 100キロヘルツの範囲の超音波を受信できる特殊なマイクを設置し、トマトとタバコを乾燥、葉切り、茎の切断や灌漑などの異なる実験条件での音。その結果、植物が干ばつのストレスと切断、侵害された場合に発する音は、正常な対照群の植物より明らかに多いことが分かった。灌漑時に植物が発する音は少なく、次の4 ~ 6日間は干ばつの程度が増加するにつれて、毎日の音の数が増加し、それから植物が萎凋し、枯れるにつれて徐々に減少した。

研究者は、異なる圧力源に直面して、これらの植物は異なる強度の音を出すことを発見した。

タバコの株が水分を搾り取られると、茎を切られた時よりも大きな音がします。また、直接的な環境脅威や被害がない場合には、株も超音波を発するが、比較的少ない。

実験結果によると、株の幹を切断すると、トマトは1時間に25回の超音波「助けを求める」音を発し、タバコは15回の「苦痛」を象徴する可能性のある音を出す。水分を搾られると、トマトは1時間に35回、タバコは11回と音を出す回数が多くなります。

研究項目はまた、20〜100キロヘルツの超音波範囲内の植物音を初めて報告し、3〜5メートルの距離内のネズミ、蛾などの聴覚が鋭い動物に感じることができる。

植物の音を聞いて反応する生物もいます

この研究は現在、バイオプレプリントのウェブサイトbioRxivに発表されている。まだ定期刊行物に発表されていないが、同業者のレビューと認証を受けているが、研究者は、研究が人類の全世界の植物進化と生態学に対する科学的理解を促進すると考えている。

予備的な研究では、刺五加や鳳仙花などの異なる種類の植物からの音を記録することにも成功した。そのため、多くの植物が音を出す能力を持っていると予想されていますが、これらの音の正確な特徴とグループ間の類似性はまだ確定していません。将来の研究では、病気、寒さ、草食動物の攻撃や極端な紫外線照射などの他のストレス、開花、結果などの各ライフステージを含む、異なる状態で植物が発する音を探究することができる。大型の植物サウンドライブラリを構築すると、現代のツールで分析してより多くの認知を得ることができます。

アイ・カイトらはまた、植物の音が発生するメカニズムは、木質部での気泡の形成と爆発の過程である気孔作用である可能性を示唆している。その発生メカニズムにかかわらず、これらの音は情報を持っており、他の生体によって検出されることができる。

「研究は機械学習アルゴリズムが植物の音を効果的に分類できることを証明した。そのため、他の有機体もこれらの音を分類して反応する能力を進化させたかもしれない」とアイ・カイト氏らは例えば、トマトとタバコは蛾の幼虫の寄主であり、蛾は実験で記録された周波数と強度の超音波を聞いて反応することができ、これらの蛾はストレス音を出す植物に産卵するのを避ける。

彼らは、他の捕食者も植物の状態情報を利用して自分のために利益を得ることができるかもしれないと仮定している。例えば、植物が毛虫の攻撃に声を出すと、コウモリなどの捕食者はこれらの音を利用して攻撃された植物を探査し、毛虫を捕食し、植物を助けることができる。近くの植物も干ばつによるストレスやけがの情報を聞き、蒸発を減らすなどの反応を示す可能性がある。

もしかしたら、未来は深く研究して、1種の植物の信号伝導の新しい道あるいは大いに天下に明らかになることができて、その時になって、人と植物は“対話”を実現してあるいは夢ではありません。