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植物も夜は「寝る」? ネムノキが夜に葉をたたむしくみと、リンネが考えた“花時計”

植物も夜は「寝る」? ネムノキが夜に葉をたたむしくみと、リンネが考えた“花時計”

読む前に予想してみよう!

植物の葉の開閉は、真っ暗な場所に置くとすぐに止まってしまう

研究カード(どんな研究?)
対象
マメ科の植物やシラカバの仲間など
規模
野外・実験室の観察
研究の種類
観察研究と総説
確かさ
★★★☆☆
3秒でわかる

夜に葉をたたむ「就眠運動」は本当にある。暗い場所でも続くことから体内時計の発見につながった。ただ動物の睡眠と同じものではない。

ひとことで言うと夜に葉っぱをとじる植物がいる。体の中に時計があるんだ!

もくじ
  1. 真っ暗な戸棚の中でも、葉は動き続けた
  2. 葉の付け根の「ちょうつがい」が動く
  3. 木の枝まで「夜に垂れる」
  4. なぜ夜に葉をたたむの?
  5. リンネの「花時計」
  6. まとめ

夕方、公園のネムノキを見上げてみてください。昼間は羽のように広がっていた小さな葉が、ぴったりと閉じているはずです。

名前のとおり「眠る木」。こうした、夜になると葉をたたむ動きを就眠運動といいます。実はこの動きが、生物学の大発見――体内時計の発見につながりました。

01真っ暗な戸棚の中でも、葉は動き続けた

1729年、フランスの天文学者ド・メラン(de Mairan)は、オジギソウの葉が昼に開いて夜に閉じることに注目しました。そこで鉢を光の入らない戸棚に入れてみたのです。

すると、太陽の光がまったく届かないのに、葉はほぼ毎日のリズムで開いたり閉じたりを続けました。植物は外の明るさに反応しているだけでなく、自分の中に時計を持っている――これが、のちに「概日(がいじつ)リズム」と呼ばれる仕組みの最初の手がかりになりました。

02葉の付け根の「ちょうつがい」が動く

マメ科の植物の葉の付け根には、葉枕(ようちん)というふくらんだ部分があります。ここの細胞が、カリウムなどのイオンと一緒に水を出し入れして、ふくらんだりしぼんだりすることで、葉が上下に動くのです。

日本では、上田実さん(現・東北大学)らが、夜に葉を閉じるさまざまな植物から葉を開かせる物質・閉じさせる物質を取り出しました(Ueda & Yamamura、2000年)。2種類の物質の量のバランスが体内時計によって昼と夜で入れかわり、葉が開いたり閉じたりする、と考えられています。植物の“眠り”の裏には、ちゃんと化学のスイッチがあるのです。

葉の付け根の細胞が水を出し入れして、葉を開閉させる
葉の付け根の細胞が水を出し入れして、葉を開閉させる

03木の枝まで「夜に垂れる」

夜の動きは、小さな草だけの話ではありません。

高さ数メートルの木が、夜のあいだにこっそり“うなだれて”いる。人の目では気づけない、ゆっくりした動きです。

04なぜ夜に葉をたたむの?

実は、はっきりした答えはまだ出ていません。アメリカの植物学者ミノルスキーさんの総説(2019年、『Biological Reviews』)は、これまでの主な説を4つ挙げています。

  • 夜に葉の温度が下がりすぎないようにする
  • 葉の表面についた水を落とす
  • 月の光で、季節を感じとるしくみが狂わないようにする
  • 葉を食べる虫を直接遠ざける

そのうえでミノルスキーさんは、新しい説も出しました。夜に葉を閉じて立てると、葉が重なり合わなくなり、上からの見通しがよくなります。すると、コウモリやフクロウなど夜に狩りをする動物が、葉を食べる虫を見つけやすくなる、という考えです。どれもまだ「仮説」の段階です。

05リンネの「花時計」

18世紀の植物学者リンネは、花が開く時刻が種類ごとに違うことに注目し、花壇に植えるだけで時刻がわかる「花時計」のアイデアを書き残しました。朝に開く花、昼に開く花、夕方に開く花……。

ただし実際には、花の開く時刻は気温・天気・緯度でずれます。リンネの花時計は、正確な時計というより「植物は時刻を知っている」ことを示す、ロマンあふれるアイデアだったといえます。

06まとめ

植物は夜になると、葉をたたみ、枝を垂らし、静かに“おやすみモード”に入ります。それは動物の睡眠とは別物ですが、脳がなくても時刻を知り、毎日のリズムを刻んでいることの証拠です。

今夜、近くの草むらを懐中電灯で照らしてみてください。昼とは違う、植物の“寝顔”が見られるかもしれません。

この研究を英語で読もう原田英語の English CornerMany plants, such as the silk tree, fold their leaves at night. 音声 4択クイズ9問A2・B1・B2タップして開く

原田英語の English Corner

この研究を英語で読もう

Many plants, such as the silk tree, fold their leaves at night. This is called nyctinasty, or sleep movement. In 1729, the French astronomer de Mairan put a mimosa plant in a dark cupboard. The leaves kept opening and closing on an almost daily rhythm, which showed that plants have an internal clock.

The leaves move because cells at their base take in or release water, so they swell or shrink. In 2016, researchers used laser scanners to measure birch trees at night and found that the branches drooped by up to about 10 centimeters before returning in the morning. However, these movements are not the same as sleep in animals.

111 words ・ CEFR B1

和訳を見る

ネムノキなど多くの植物は、夜に葉をたたみます。これは就眠運動と呼ばれます。1729年、フランスの天文学者ド・メランはオジギソウを真っ暗な戸棚に入れました。葉はほぼ毎日のリズムで開いたり閉じたりし続け、植物に体内時計があることが示されました。

葉が動くのは、葉の付け根の細胞が水を取りこんだり出したりして、ふくらんだりしぼんだりするからです。2016年、研究者たちはレーザースキャナーで夜のシラカバの仲間を測定し、枝が最大で約10センチ垂れ下がり、朝には元に戻ることを発見しました。ただし、こうした動きは動物の睡眠と同じものではありません。

4択リーディングクイズ

Q1. What is the passage mainly about?

Q2. Why do the leaves move?

Q3. Why was de Mairan's experiment important?

重要単語

  • circadian rhythmC1
    名詞(句)概日リズム(約24時間のリズム)Leaf movements follow a circadian rhythm. circa(約)+dies(日)。時差ぼけ(jet lag)の説明でも出る重要語。
  • foldB1
    動詞たたむ、折りたたむSome plants fold their leaves at dusk. fold one's arms「腕を組む」。-fold は「~倍」の意味の接尾辞にもなる(twofold=2倍)。
  • internal clockB2
    名詞(句)体内時計Plants have an internal clock even without a brain. body clock, biological clock とも言う。internal ⇔ external(外部の)。
  • hypothesisB2
    名詞仮説There are several hypotheses about why leaves close at night. 複数形 hypotheses。動詞 hypothesize(仮説を立てる)。
  • droopC1
    動詞垂れ下がる、しおれるBirch branches droop slightly at night. drop(落ちる)と似たイメージ。drooping eyelids「垂れたまぶた」。
  • metaphorB2
    名詞比喩、たとえSaying that plants sleep is a metaphor. like/as を使う simile(直喩)と区別して「隠喩」とも訳す。入試の文学的問題でも出る。
  • nocturnalC1
    形容詞夜行性のNocturnal predators hunt insects at night. 反対語は diurnal(昼行性の)。nocturne(夜想曲)と同語源。

動画でもっと知る

ネムノキやカタバミが夜に葉をたたむ「就眠運動」。約300年前、オジギソウを真っ暗な戸棚に入れても葉が毎日開閉し続けたことから、植物に体内時計があることを示す最初の手がかりになった。シラカバの仲間の枝も夜に垂れるらしい。

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出典・参考文献(3件)タップで表示
  1. Minorsky (2019) The functions of foliar nyctinasty: a review and hypothesis, Biological Reviewsdoi.org
  2. Puttonen et al. (2016) Quantification of Overnight Movement of Birch (Betula pendula) Branches and Foliage with Short Interval Terrestrial Laser Scanning, Frontiers in Plant Sciencedoi.org
  3. Ueda & Yamamura (2000) Chemistry and Biology of Plant Leaf Movements, Angewandte Chemie International Editiondoi.org