植物の花はきょうだいと共に育つことで大きくなる理由を解明

植物の成長と花の大きさの進化

東京都立大学大学院と京都大学の研究チームが、植物の花の進化過程を解明するために進化シミュレーションを行いました。この研究では、数万年に渡る植物の進化を再現し、血縁個体と共に育つ植物がなぜ花を大きくするのか、その理由を掘り下げました。これまでの研究では、植物が血縁者と育つ際に花弁が大きくなることが確認されていましたが、実際のメカニズムはあまり知られていませんでした。

1. 研究の概要

本研究では、植物が親や兄弟などの血縁個体と一緒に育つ際に、花弁を大きくする進化的理由に焦点を当てました。過去の研究では、植物が血縁者と一緒に育つことによって利他的な行動を示し、周囲の血縁個体の受粉率を向上させることが指摘されていました。しかし、この新たな研究は利他的行動に加え、「フリーライダー戦略」という別の側面をも明らかにしました。

2. フリーライダー戦略とは？

「フリーライダー戦略」とは、非血縁者と育った植が受粉者誘引活動に協力せず、花を作るコストを削減する戦略です。この研究からは、植物が血縁者と育つことで花が大きくなる理由として、

1. 血縁者への利他的行動
2. 非血縁者へのフリーライダー戦略の実施
3. 両方の戦略が相互に作用する

といった三つの可能性が示されました。この結果、実際の研究データのみから利他的行動を結論付けることは難しいということが示唆されました。

3. 利他的行動と血縁認識

研究チームはさらに、植物の血縁認識能力や送粉者の行動が利他的行動やフリーライダー戦略の進化条件に与える影響についても考察しました。特に、植物がどれだけ正確に血縁者を識別できるかが、花弁サイズの進化に大きく影響することを数学的に示しました。

4. 植物の血縁認識の必要性

血縁者を認識する能力は、同じコロニーで暮らすアリなどの動物では広く知られていますが、植物にもその可能性があることが最近の研究で確認されています。オニハマダイコンなどの例では、血縁者と育つとリソースの競争を避ける行動が観察されています。

5. シミュレーションの結果

メタ個体群モデルを用いたシミュレーションの結果、花弁サイズの進化パターンは、送粉者の個体選好性や血縁認識の精度によって異なることがわかりました。特に、送粉者が大きな花を好むかどうかの選好性が進化に大きく影響したのです。これらの結果をもとに、植物が血縁者と非血縁者に対してどのように行動を変えるかについてさらなる研究が期待されています。

6. 研究の意義

今回の研究は、植物が血縁認識能力を有することを裏付け、血縁者と共に育った場合の花弁サイズの進化メカニズムを明らかにした点で意義があります。広く応用される可能性のあるこの知見は、今後の園芸や農業にも新たなヒントを与えることでしょう。特に、野生状態で特定の送粉者に訪花される植物種では、このような応答がみられやすいことが理論的に示されています。