植物のミカタ

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古代日本人は、黒潮の向こうに常世という異世界を信じ、死と再生のイメージを重ねていました。黒潮の流れと種子島の例を見ると、常世はアメリカと沖縄を指すとも考えられます。これは、田道間守が不老不死の果実を求めて沖縄へ渡った伝説とも符合します。沖縄貝塚時代の遺跡から、当時、大和政権と沖縄の交流を示唆する痕跡も見つかっています。タチバナ栽培に必要な年数を考慮すると、10年という歳月は現実的であり、常世国が沖縄であった可能性を裏付ける一つの根拠となるかもしれません。

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ヤンバルで緑色片岩を探していた著者は、白い花のシマアザミと出会う。シマアザミは、葉が薄く肉厚で光沢があるのが特徴で、これは多湿な沖縄の気候に適応した結果だと考えられる。また、花の色が白であることにも触れ、紫外線が強い環境では白い花が有利になる可能性を示唆している。さらに、アザミは、その土地の環境に適応した形質を持つことから、シマアザミの葉の特徴と緑色が薄い点について考察を深めている。

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ゴールデンライスは、胚乳にβカロテンを蓄積するように遺伝子組み換えされたコメです。βカロテン合成経路のうち、コメに欠けていた「GGPPからフィトエン」と「フィトエンからリコペン」の2つの遺伝子を導入することで実現されました。フィトエン合成遺伝子はトウモロコシ、リコペン合成遺伝子はバクテリア由来です。この遺伝子導入により、コメは再びβカロテンを生成できるようになりました。ゴールデンライスは長年の開発期間を経て、フィリピンで商業栽培が開始されています。

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単子葉の木本植物の葉は、細い葉柄で支えられており、重さに耐えきれず下向きに垂れ下がっていることが多いです。これは、双子葉植物のように強靭な枝という構造を持たないためです。落葉広葉樹のように、冬に葉を落としても枝が残る構造は、単子葉植物には見られません。双子葉植物の枝は、葉の展開と落葉を繰り返す、進化的に優れた機能なのです。

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単子葉の木は、一度葉が落ちた場所からは再び葉が生えず、先端部分だけで成長するため、縦に伸びるだけのシンプルな構造になります。一方、双子葉植物は脇芽を持つことで、既に葉が生えている場所から枝を伸ばすことができます。この脇芽の存在が、双子葉植物の複雑な形状と多様な進化を可能にしたと言えるでしょう。脇芽の獲得は、植物の進化における大きな転換点だったと考えられます。

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キクイモは草本であり、木本のように太い幹を持ちません。草本と木本の定義は曖昧な部分もありますが、一般的に木本は太い幹を持つ植物を指します。 キク科の植物はほとんどが草本ですが、日本の小笠原諸島には木本であるワダンノキが存在します。ワダンノキは元々は草本でしたが、進化の過程で木本化したと考えられています。 キク科の植物は、森林から草原に進出する際に、リグニンの合成量を減らした可能性があります。リグニンの合成はエネルギーを必要とするため、紫外線の強い草原では、リグニンの合成を抑制することが有利だったと考えられます。

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目立つ放射状に花を咲かせたアワダチソウらしき植物を発見。上から見ると多数の枝分かれが目立ち、横から見ると一本の株から多くの枝が出ている。通常、植物は頂芽優勢で頂端の成長が優先されるが、この植物はそれが機能していない。頂端部は萎れており、原因は不明。頂芽優勢に関する以前の記事へのリンクも掲載されている。

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高槻市の摂津峡で、軸の付け根の裂片の発生方向が途中で変わる特徴的なシダを見つけ、図鑑でオクタマシダと同定した。しかし、オクタマシダは京都府のレッドデータブックで絶滅危惧種Cに指定されているため、本当にオクタマシダなのか疑問に思った。さらに調べると、アオガネシダという絶滅寸前種に似ていることが分かり、大阪府高槻市にはアオガネシダの標本が残されているという記述も見つけた。後に、このシダはコバノヒノキシダの可能性も指摘され、シダ植物の同定の難しさを改めて実感した。摂津峡は、自然観察の絶好の場所である。

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ブナの幼木に巻き付くシダのような植物を発見し、図鑑でカニクサと同定した。カニクサはつる性に見えるが、実際は無限成長する葉軸であることを知った。この複雑な形質は収斂進化の結果ではなく、シダ植物の進化の比較的初期に獲得された。この発見を通して、シダ植物の多様性と進化の奥深さを実感し、植物観察の視点が広がった。

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この記事は、森林の縁に生育するブナ科樹木、アベマキ（落葉樹）とアラカシ（常緑樹）の生存戦略の違いを考察している。アベマキは大きなドングリを実らせ乾燥に強く、森林の外側への進出を図る。一方、アラカシは小さなドングリを一年で成熟させ、親木の根元で素早く子孫を増やす戦略をとる。この違いは、森林内部の光競争に起因する。アラカシは耐陰性が高く、アベマキの林床でも生育できる。逆にアベマキは、アラカシに覆われると生育が困難になるため、より乾燥した森林外縁への進出を余儀なくされる。この競争が、アベマキの大型ドングリと落葉性の進化を促したと考えられる。つまり、アラカシの存在がアベマキを外側へ追いやり、森林内部ではカシ類が優勢になる構図が示唆されている。

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スミレの見分け方について、図鑑を参考に花茎の途中に葉があるか否かで絞り込めることを紹介。無ければスミレかアカネスミレ、あればアオイスミレ等に分類される。 以前撮影したスミレは、花茎に葉がなかったためアカネスミレの可能性が高まった。 更に葉の形状でも見分けられるが、今回はここまで。 最後に、茎に葉がある/なしは進化の過程でどちらが先なのか考察し、植物の進化について理解を深める糸口になると締めくくっている。

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ショウロはマツ林に生えるトリュフ型の高級キノコで、菌根菌のため人工栽培ができない。山火事などで生態系が撹乱された場所にいち早く生えるマツと共生する先駆的な性質を持つ。原始的なキノコに見える柄のない形状だが、DNA解析の結果、柄のあるキノコよりも後に進化したと考えられている。これは、森で生えるキノコが先に現れ、後に撹乱環境で生えるキノコが現れたという進化の流れを示唆している。ショウロは共生するクロマツに何らかの利益を与えている可能性がある。

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RNAウイルスであるレトロウイルスが持つ逆転写酵素は、RNAからDNAを合成する酵素で、分子生物学研究に革命をもたらしました。遺伝子操作技術、特にmRNAワクチン開発には不可欠な存在です。遺伝子を増幅するPCR法にも、耐熱性を持つ逆転写酵素が利用されています。つまり、かつて人類に脅威だったウイルスが持つ酵素が、現在、医学や生物学の発展に大きく貢献しているのです。この事実は、ウイルスに対する見方を再考させ、自然界の相互作用の複雑さと生命の神秘を改めて認識させてくれます。

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ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）は、特定のDNA断片を試験管内で増幅する技術です。DNAポリメラーゼを用いて、高温で二本鎖DNAを変性させ、低温でプライマーを結合させ、中温でDNAを合成するサイクルを繰り返すことで、指数関数的に標的DNAを増幅します。この技術は、遺伝子検査、感染症診断、法医学など、幅広い分野で応用されています。耐熱性DNAポリメラーゼの発見により、PCRは簡便かつ迅速な遺伝子増幅法として確立されました。

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アジサイの花の色はアントシアニジンという色素と補助色素、そしてアルミニウムイオンの有無によって決まる。アントシアニジン自体は赤色だが、補助色素が結合することで青色に変化する。さらに、土壌にアルミニウムイオンが豊富に存在すると、アジサイはアルミニウムイオンを吸収し、アントシアニジンと結合して青色の発色を強める。つまり、アジサイの青色は、アントシアニジン、補助色素、アルミニウムイオンの３つの要素が揃うことで現れる。逆に、アルミニウムイオンが少ない土壌では、アジサイはピンク色になる。

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過酸化水素は好中球が体内に侵入した細菌類を殺菌する際に、活性酸素の一種として生成されます。好中球は細菌を認識し、取り込み、活性酸素、過酸化水素、次亜塩素酸、加水分解酵素などを用いて殺菌します。殺菌後の好中球は死亡し、膿となります。活性酸素の過剰発生はウイルス感染後の重症化に繋がるため、好中球の働きと食生活による免疫向上には関連性がありそうです。

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人類は進化の過程で、乳糖を分解する酵素ラクターゼを作る遺伝子を成人後も保持する「ラクターゼ活性持続症」を獲得した。これは酪農の開始と関連があり、牛乳を栄養源として利用できるようになった人々が生存に有利だったため、この遺伝子変異が広まったと考えられる。 具体的には、紀元前5000年頃にヨーロッパで牛の乳搾りが始まり、その1000年後にはラクターゼ活性持続症の遺伝子変異が出現。この変異は急速に広まり、現在ではヨーロッパ人の大多数がこの遺伝子を持っている。これは、食料が不足する冬に牛乳を栄養源として利用できた人々が、そうでない人々に比べて生存と繁殖に有利だったためだと考えられる。 この遺伝子変異の広まりは、文化と遺伝子の共進化の好例であり、人類の進化が今も続いていることを示す証拠と言える。

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ビタミンKは植物では光合成の電子伝達に関わるキノンとして機能する一方、人体では血液凝固などに関わる重要な役割を持つ。具体的には、ビタミンKは酵素の補酵素として働き、Glaタンパク質をカルシウムと結合できるよう変化させる。このカルシウム結合能は血液凝固に必須である。つまり、同じビタミンKでも、植物では光合成、人体では血液凝固という全く異なる機能を果たしている。これは生物が物質をどのように利用するかの興味深い例である。

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β-カロテンなどのカロテノイドは、植物性食品に含まれるプロビタミンAとして摂取される。小腸でβ-カロテンは2分子のレチノール（ビタミンA）に変換され、肝臓に貯蔵される。ビタミンAは、眼の桿状体細胞でロドプシンという視色素の構成成分となり、視覚に重要な役割を果たす。ビタミンAが不足すると夜盲症などを引き起こす。また、免疫機能の維持にも関与し、欠乏すると感染症にかかりやすくなる。かぼちゃはβ-カロテンを豊富に含むため、風邪予防に効果的と言える。

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発根は植物の生育に不可欠なプロセスであり、複雑なメカニズムによって制御されている。発根には植物ホルモンであるオーキシン、サイトカイニン、エチレン、ジベレリン、アブシジン酸が関与し、それぞれ異なる役割を果たす。オーキシンは発根を促進する主要なホルモンであり、側根の形成を誘導する。サイトカイニンはオーキシンの作用を抑制する一方、エチレンは特定の条件下で発根を促進する。ジベレリンとアブシジン酸は一般的に発根を抑制する作用を持つ。 さらに、発根には糖や窒素などの栄養素も必要となる。糖はエネルギー源として、窒素はタンパク質合成に利用される。また、適切な温度、水分、酸素も発根に影響を与える重要な環境要因である。これらの要因が最適な状態で揃うことで、植物は効率的に発根し、健全な成長を遂げることができる。

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水草は、陸上植物が水中で生き残るための進化を遂げた植物である。水中で効率的に酸素や二酸化炭素を獲得する仕組みだけでなく、繁殖方法も水に適応している。被子植物である水草は、花粉をどのように扱うかが重要となる。バイカモの例では、水に弱い花粉を守るため、花を水面に咲かせることで昆虫による受粉を可能にしている。多くの水草は水面で開花し、水に触れずに花粉を媒介させる戦略をとっている。中には特殊な花粉運搬機構を持つ水草も存在するが、ここでは詳細は割愛する。

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沈水植物は、水中で光合成を行うため、光量の確保と空気の吸収が課題となる。酸素より二酸化炭素の吸収が重要で、水中の二酸化炭素はpHにより形態が変化する。pH6以下では二酸化炭素、6〜10では重炭酸イオンとして存在する。沈水植物は、進化の過程でどちらかの形態を吸収するように特化しており、水質(特にpH)の影響を受けやすい。

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林床でシダとササのせめぎ合いが観察された。先に群生していたシダに対し、後から侵入したササが中心部で勢力を拡大している。ササの茂る場所は日当たりが良く、シダは日陰へと追いやられている様子が見て取れる。かつて栄華を誇ったシダは、被子植物の台頭によって生育場所を制限されている。この状況は、裸子植物を駆逐した被子植物のように、将来的に新たな植物群によって被子植物が淘汰される可能性を示唆している。

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琵琶湖博物館の樹冠トレイルで、縄文・弥生時代の森を再現したエリアに、気になる木があった。写真の木の高い位置にクズが生育していた。クズは河川敷だけでなく、森でも高い木に登り、生育範囲を広げている。普段は見えない視点から観察することで、つる性植物の強さを改めて実感した。樹冠トレイルは、新たな発見をもたらす興味深い場所である。

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銀座ソニーパークを訪れた筆者は、そら植物園の手がけた個性的な植物、特にシダ植物に注目する。恐竜時代に繁栄したシダ植物の進化の過程を感じ、ディクソニア属のシダを観察。幹の上部にのみ葉が生え、下部には枯れた葉柄が残る構造から、植物の進化における幹の構造変化について考察する。 裸子植物のように幹の途中から枝を出せる形質が革新的だったと推測し、林床の背の低いシダはどのようにシュートを発生させるのかという疑問を提示し、更なる探求の必要性を感じている。

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福井県立恐竜博物館で、恐竜時代の植物に関する本を購入した著者は、「生きていた化石メタセコイヤ」の記述に興味を持つ。メタセコイヤは化石発見後、現存種が見つかった珍しい植物である。帰路、滋賀県マキノ高原のメタセコイヤ並木に立ち寄る。並木は長く、時間の都合で正面から眺めるにとどまったが、間近で葉を観察できた。スギやヒノキと似た針葉樹だが、メタセコイヤの葉はより単調な形状をしている。絶滅種と思われていたメタセコイヤの葉の形は、現存するスギやヒノキに比べて不利だったのかもしれない、と著者は考察する。

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かつて巨大だったスギナの祖先は、石炭紀にシダ植物として繁栄した。しかし、恐竜時代になると裸子植物が台頭し、シダ植物は日陰に追いやられたという説がある。スギナは胞子で繁殖するが、これは昆虫に食べられやすく、裸子植物のタネや花粉に比べて不利だったと考えられる。現代、畑でスギナが繁茂するのは、かつての繁栄を取り戻したと言えるかもしれない。人間による無茶な栽培が、皮肉にもスギナの祖先の念願を叶える手伝いをしたのだ。また、スギナが人体に有害なのも、胞子を食べられることに対する抵抗として獲得された形質かもしれない。

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京都府福知山市のP/T境界露頭は、古生代ペルム紀と中生代三畳紀の境を示し、地球史上最大の大量絶滅（海中無酸素化が主因）前後の地層が連続。ペルム紀の放散虫から三畳紀のコノドントへの化石変化、灰色から黒色頁岩への堆積物変化から、当時の海洋無酸素状態を読み解けます。海洋プレート由来の日本列島に海生生物の痕跡が残る理由も説明。過去の大量絶滅を現代のメタンハイドレートやCO2問題と重ね、環境保全の重要性を示唆します。

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ミカン栽培跡地にマルバツユクサが生育している。マルバツユクサは九州の果樹園で防除困難な雑草として知られる。ツユクサ科の特徴である葉鞘を持ち、単子葉植物に分類される。単子葉植物は葉柄がなく、葉鞘を持つ。また、不定根による発根が特徴で、土壌変化に大きく貢献する。ミカン栽培跡地では、ツユクサの生育により、植物全般が育ちやすい土壌へと急速に変化している可能性が示唆される。

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遺伝子の水平伝播は、親から子への垂直伝播以外で個体間や種間で起こる遺伝子の移動です。微生物では、プラスミドによる遺伝子の移動が知られていますが、死んだ細菌から取り込むという手段もあると考えられています。 この水平伝播により、微生物は抗生物質耐性などの便利な形質を容易に獲得でき、農薬開発などの対策を困難にします。また、いったん獲得した形質が水平伝播で維持されれば、その形質を捨てて増殖を改善するということも起こりにくくなります。そのため、微生物は耐性を保持したまま、長期間にわたって脅威となり続ける可能性があります。

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京都府久御山の浄安寺で開催されている椿展を訪れた。寺では日本各地の椿を挿し木で増やし、様々な品種の椿を生け花として展示している。椿はウイルス感染による斑入りや八重咲きなど、園芸の歴史が長い花だ。特に注目したのは、炭で作られた陶器。花を長持ちさせる効果があるという。炭は多孔質でミネラル豊富なので、以前炭焼き職人から分けてもらった炭を堆肥に混ぜて畑で使ったら素晴らしい成果が出たことを思い出した。生け花からも様々な知識が得られるようだ。

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枯れたエノコロの穂は、通常は種子が落ちて脱粒しているはずだが、中には種子が残っているものもある。これは脱粒性の欠損によるもので、一見、鳥に食べられるリスクが高まるため不利なようにも思える。 しかし、この脱粒しない性質も生存戦略の一つと考えられる。全ての種子が落ちてしまうと、生育に適さない環境だった場合に子孫を残せない。一部の種子を穂に残しておくことで、環境が好転した際に、親株の近くで発芽し、生き残る確率を高めていると考えられる。つまり、脱粒しない種子は、環境変化への備えであり、子孫繁栄のための保険のような役割を果たしている。

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アサガオの多様な花の形は、ゲノム内を移動する「トランスポゾン」の影響と考えられる。トランスポゾンは遺伝子配列に挿入され、重要な遺伝子の機能を破壊することで、花の形質に変化をもたらす。例えば、丸い花の形成に重要な遺伝子にトランスポゾンが入り込むと、花の形は丸ではなくなる。アサガオは変異が多く、様々な遺伝子が変化するため、植物にとって重要な遺伝子を発見できる可能性を秘めている。夏休みのアサガオの観察は、生命の謎を解き明かす第一歩となるかもしれない。

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彼岸花は美しい花を咲かせるが、種子を作らない。これは、彼岸花が三倍体であるため。通常、生物は両親から遺伝子を受け継ぎ、減数分裂を経て生殖細胞を作る。しかし、三倍体は減数分裂が正常に行われず、種子を作ることができない。彼岸花も同様に、開花しても受粉・結実せず、種なしブドウと同様の原理だ。では、彼岸花はどうやって増えるのか？という疑問が残る。

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遺伝子組み換えで、組み込んだ遺伝子が必ず発現するとは限らない。発現は転写因子という領域によって制御されている。確実に発現させるには、遺伝子と共に強制的に発現させる配列を組み込む。例えば、ウイルス由来の制御配列を使う。これは、ウイルスが宿主細胞内で自身の遺伝子を強制的に発現させる仕組みを利用したもの。具体的には、目的の遺伝子とウイルス由来の制御配列をプラスミドに挿入し、細胞に導入する。この手法は、遺伝子組み換え作物でよく使われており、異なる生物の遺伝子を組み合わせるという理解につながるが、制御配列も遺伝子の一部である。

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遺伝子組み換えは、特定の遺伝子の機能を調べる研究手法として利用される。例えば、青いアサガオの鮮やかな青色色素に関わる遺伝子を特定し、その遺伝子を薄い青色のアサガオに導入することで、遺伝子の機能を検証する。導入後、花色が鮮やかになれば、その遺伝子が青色色素合成に関与していることが証明される。しかし、遺伝子組み換え作物において、導入された遺伝子が植物にとって有益に働くことは稀である。遺伝子が活用される保証はなく、F1種子における課題も存在する。つまり、遺伝子組み換えは研究ツールとしては有効だが、作物改良においては、導入遺伝子の効果が限定的である可能性が高い。

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記事は獅子咲きの朝顔について説明しています。獅子咲きは、花弁が細く裂けて、まるで獅子のたてがみのような形状になることから名付けられました。京都府立植物園で展示されていた獅子咲きの朝顔は、特に花弁の裂け方が顕著で、通常の朝顔とは全く異なる印象を与えます。色は、青、紫、ピンクなど様々で、色の濃淡や模様も個体によって異なります。獅子咲きは突然変異で生まれたもので、江戸時代から栽培されている伝統的な品種です。その珍しさから、当時の人々を魅了し、現在でも多くの愛好家に楽しまれています。記事では、獅子咲きの朝顔の他に、牡丹咲きや采咲きなど、様々な変化朝顔についても紹介されています。これらの変化朝顔は、遺伝子の複雑な組み合わせによって生み出されるもので、その多様性も朝顔の魅力の一つです。

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細菌の中には、薬剤耐性などの情報を担うプラスミドという環状DNAを持つものがある。プラスミドは細胞分裂時に自己複製され、細菌同士でF因子というプラスミドをやり取りする現象も存在する。プラスミドを持つ細菌は、持たない細菌より分裂速度が遅く、薬剤がない環境では生存競争に不利となりプラスミドを捨てることもある。しかし一部の細菌がプラスミドを保持するため、薬剤への耐性は完全には失われない。アグロバクテリウムによる遺伝子組み換えも、このプラスミドの移動を利用している。

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遺伝子組み換えは人工的なものと誤解されがちだが、自然界でも日常的に起こっている。例えば、アグロバクテリウムという細菌は植物の根に感染し、自身の遺伝子を植物のDNAに組み込み、根こぶを形成させる。これは、種を越えた遺伝子組み換えが自然界で起こっている例である。つまり、植物のDNAに他の生物の遺伝子が組み込まれることは不自然なことではない。遺伝子組み換え技術はこのような自然界のメカニズムを利用しているが、詳細はまた別の機会に。

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F1種子は、異なる純系品種を交配して得られる雑種強勢を利用した一代雑種。均一な形質（背丈、味など）を示し、収穫効率や品質安定に寄与する。F2世代以降は形質がばらつき、均一性が失われるため、F1種子の継続利用が必要となる。種会社は雑種強勢を生む親株を維持・交配し、F1種子を提供することで、農家の手間を省き、安定した農業生産を支援している。F1種子の利用は、種会社と農家のWin-Winの関係と言える。不稔性などの問題は、F2世代の品質ばらつきを考慮すれば些末な点である。

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F1品種の親株確保の難しさについて、遺伝要素を追加して解説。甘さと歯ごたえが良い高品質F1(AaBb)を親(AABBとaabb)から得られても、F2では16通りの遺伝子型に分離する。F3でF1と同じ品質を得るには、1/16の確率で出現するAABBとaabbを親株として確保する必要がある。遺伝要素Cが追加されると確率は1/64に低下。実際は更に多くの要素が関与するため、品種改良における親株確保は非常に困難。

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F1種子は、異なる純系の親を掛け合わせて作られるため、優れた形質を示す。しかし、F1種子から採れたF2種子は、メンデルの法則に従い形質が分離するため、元のF1と同じ高品質の株は50%しか出現しない。栽培者が高品質株を見分けるのは難しく、多めに種を蒔いても無駄が生じる可能性がある。また、F3以降の品質保証には、低品質の株を残す必要があり、これも困難。よって、F1種子からの種採りは、品質の不確実性が高く、期待した結果を得にくい。

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市販の種子が採種できないというのは、F1種子（雑種第一世代）であることに起因する。F1種子は異なる品種を交配して作られ、優れた形質を示す。しかし、F1種子から得た種子（F2世代）は、メンデルの法則に従い形質が分離するため、親世代と同じ形質が揃わず、期待する収量や品質が得られない。おばさんの質問はF1種子の特性を指していたと考えられる。

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撫子采咲牡丹はカワラナデシコに似た変化朝顔の一種です。花弁が細く裂けており、その形状がナデシコを連想させることからこの名が付けられました。通常の朝顔と異なり、花弁の縁が細かく切れ込み、繊細な印象を与えます。色はピンクや紫など様々で、その可憐な姿は見る者を魅了します。 記事では、撫子采咲牡丹の他に、采咲牡丹、獅子咲牡丹といった変化朝顔も紹介されています。これらはすべて、江戸時代に育種家によって生み出されたもので、多様な花の形を持つことが特徴です。これらの変化朝顔は、現代においてもその美しさで人々を惹きつけています。

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著者は変化朝顔の栽培を通じて、葉の形状と病気への耐性について考察している。特に「握爪龍」と呼ばれる内側に丸まった葉は、雨水が溜まりやすく菌が繁殖しやすいと指摘。一方で、外側に丸まる葉は雨水を逃がしやすく、病気になりにくいと推測している。変異の多い朝顔を育てることで、淘汰されやすい形質を把握でき、植物の進化の歴史を垣間見ることができるため、植物学を志す者には朝顔の観察が有益だと結論づけている。

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植物の脇芽は、先端から分泌されるオーキシンによって発生が抑制されている。オーキシン濃度は先端から下方へ薄くなるため、通常は下部の脇芽から発生する。しかし、先端が損傷するとオーキシン供給が絶たれ、上部の脇芽から順に成長を始め、損傷前の先端の役割を代替する。これは、植物が草食動物などによる先端の食害後も生き残るための戦略である。脇芽の多様性は、様々な環境に適応するための進化の結果と言える。

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植物の枝変わりは、枝にある原基から発生する新たな枝が、親株と異なる遺伝形質を持つ現象です。これは原基の万能性によるもので、枝が別個体のように振る舞い、突然変異を起こすことで多様な形質を生み出します。記事掲載の写真では、葉緑素が欠如した黄色の枝が親株から発生しており、枝変わりの例を示しています。この枝を挿し木すれば、黄色の葉を持つ個体を増やすことができます。植物は、この枝変わりによって環境への適応力を高めています。動物では難しい万能細胞も、植物では自然に存在し、様々な可能性を秘めています。

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枝垂れ桜は、枝の徒長によって重力に耐えきれず垂れ下がった形状を持つ。徒長は植物ホルモンのオーキシンが関与し、枝は強度を高めることなく伸長するため垂れる。しかし、強度を高めないことで、風などのストレスを回避し、しなやかに生き残る術を得ている。細い枝は強靭な木よりも折れにくい性質を持つため、枝垂れの形状が維持される。つまり、一見すると不完全な徒長も、環境適応の結果であり、その美しさは日本の文化において雅なものとして捉えられている。

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ナズナの果実の型は、同義遺伝子によって決定される。ハート型とやり型の遺伝子は二対の対立遺伝子（A/a、B/b）を持ち、AとBは同じ働きをする。どちらか一方でも優性遺伝子があればハート型になり、両方が劣性の場合のみやり型となる。つまり、AABB、AABb、AaBB、AaBb、AAbb、AaBb、Aabb、aaBB、aaBbはハート型、aabbのみやり型となる。メンデルの法則における9:3:3:1の分離比は、この場合、ハート型(15):やり型(1)となる。多くの遺伝子は、このように複数の遺伝子が同じ形質に関与する同義遺伝子で、致死性を回避し生命維持に貢献している。

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メンデルの法則は単純だが、生物の形質は複雑で、他の遺伝子による補完作用があるため、法則通りに現れないことが多い。ナズナの果実の形はハート型：やり型＝15:1で、二対の対立遺伝子で説明できる。エンドウの例で、形（丸A、しわa）と色（黄B、緑b）の二対の対立遺伝子を持つAaBb同士を交配すると、丸黄:丸緑:しわ黄:しわ緑＝9:3:3:1に現れる。合計は16となり、ナズナの果実の分離比15:1の合計16と一致するため、二対の対立遺伝子が関与していると考えられる。

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メンデルの法則に基づき、エンドウの丸い豆(A)としわの豆(a)の遺伝を例に解説。丸はAAとAa、しわはaaで表現される。AAとaaを交配すると子は全てAa(丸)になる。Aa同士を交配すると、孫世代はAA、Aa、Aa、aaとなり、丸としわの比率は3:1となる。様々な交配パターンが存在するが、突然変異や人為交配がない場合、ハーディー・ワインベルグの法則により、豆の形質の発生頻度はAa同士の交配結果に基づくとされる。この法則を踏まえ、次回ナズナの莢の形状について考察する。

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ナズナの果実の形質比15:1の謎を解くため、集団遺伝学とメンデルの法則を基に解説が始まる。メンデルの法則では、エンドウの種子の形を例に、遺伝子が対になっていること、丸(A)としわ(a)のように表現されること、優性の法則によりAaの組み合わせでは優性である丸が発現することが説明される。今回は優性の法則に焦点を当て、次回以降に具体的な法則とナズナの果実の謎に迫る。

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針状葉は、平たい葉と比べて不利に見えるが、狭い空間で効率的に光合成できるよう表面積を最大化している。厳しい環境に適応した形状と考えられる。しかし、平たい葉の裏側にある気孔のように、針状葉の裏表の機能分担、特にガス交換の仕組みはどうなっているのかという疑問が提示されている。全ての植物が針状葉にならないのは、平たい葉にも利点があるからである。

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筆者は、イチョウの葉の縁が緑のまま残ることに疑問を抱き、紅葉するカエデと比較している。カエデは枝の先端や葉の外側ほど紅色が強く、何らかのアピールをしているように見える。一方、イチョウは縁が緑のまま黄葉する。この違いから、カエデのような葉の外側からの色の変化は進化における生存戦略として獲得された形質であり、イチョウの黄葉の仕方はそれと異なる戦略に基づいていると推察している。