ペサハ・ベンソン • 2026年11月4日

エルサレム、2026年11月4日（TPS-IL） — ヒマワリの苗が錯視に似た現象を経験し、はるかに強い2つの光が当たっている場合でも、より弱い光源に向かって曲がることがあるとイスラエルの研究チームが発見し、植物が脳や神経系を持たずに周囲の環境に関する情報をどのように処理しているかを明らかにした。

この発見は、生物が中枢制御システムを持たずに複雑な情報をどのように処理するかについての新たな知見をもたらす。将来的には、農業用照明の改善に役立ち、細胞や細菌が環境を感知して反応を調整する仕組みの解明につながる可能性がある。

テルアビブ大学の研究チームは、植物が茎に沿って分散する光受容体からの信号を統合していることを発見した。光が複数の方向から届く場合、これらの信号間の相互作用が驚くべき成長反応を生み出す可能性がある。

ある実験において、研究チームは同じ強さの2つの光を向かい合わせに配置し、3つ目のより弱い光源を直角の位置に置いた。ヒマワリの苗は、どちらかの強い光に向かって成長するのではなく、対向する光源によって生成された信号が互いに相殺されたため、より弱い光に向かって曲がった。

特殊な感覚器官や中枢神経系に依存することが一般的な動物とは異なり、植物は体全体に分散した受容体を通じて情報を収集する。茎の外層にある感光性受容体が局所的に光を検知し、それを成長の方向に集合的に影響を与える生物学的信号へと変換する。

光の信号が衝突するとき

研究チームはヒマワリの苗にさまざまな方向から異なる強度の青色光を当て、その動きを20時間以上にわたり記録した。植物は概して2つの対向する光源のうち強い方へ曲がったが、その反応は明るさの差に比例するものではなかった。

他方の2倍の強さを持つ光源が、2倍の強さの生物学的信号を生み出すわけではなかった。この非線形な反応は、植物が入射光を単に足し合わせているのではないことを意味する。そうではなく、受容体によってすでに処理された信号を統合し、光の物理的な分布のみから示唆されるものとは異なり得る反応を生み出している。

査読付き学術誌『Proceedings of the National Academy of Sciences』に掲載された研究の中で、研究者らはこのプロセスを、入射する光刺激の物理的な総和ではなく、「変換された信号のベクトル和」に反応していると説明している。

この知見は、将来的には温室や屋内農場における人工照明システムの改善に役立つ可能性がある。植物が異なる方向から届く光にどのように反応するかを理解することで、栽培者はエネルギーをより効率的に使用しながら、望ましい成長パターンを促すように照明を配置できるようになる可能性がある。

この研究は、農業を超えた応用範囲を持つ可能性もある。中枢コントローラーではなく、複数の小型センサーを通じて情報を処理する分散型センシング技術に着想を与えるかもしれない。加えて、細胞や細菌が周囲環境の変化を検知して反応する仕組みを科学者がより良く理解するのにも役立つ可能性がある。

研究チームの数学モデルは、もう1つの驚くべき結果を予測している。植物の光処理システムが、錯視に似た効果を生み出す可能性があるということだ。このシステムは入射光に対して非線形に反応するため、実質的に最も明るいと登録する方向が、最も多くの光を受けている方向とわずかに異なる場合がある。

これは植物が画像を見ているとか、意識的に周囲の環境を誤認しているということを意味しない。むしろ、感覚システムが光を成長反応へと変換する方法における歪みを表している。予測された効果は、植物の動きの自然なゆらぎのため、実験で直接測定するには小さすぎた。

「魅力的なのは、植物が脳や中枢処理システムを持たずに、環境に関する複雑な情報を統合できる点です」と研究著者の1人であるヤスミン・メロズ教授は述べた。

「この計算は、茎全体で局所的に光が感知され処理される方法から生じます」と彼女は述べ、この原理が細胞、細菌、および分散センシングに依存するその他の生体系にも適用できる可能性があると付け加えた。