左右から強い光を当てるとヒマワリの芽は「弱い光」の方へ伸びると判明

脳のない植物は、光をどこで感じているのか

背の低い品種のヒマワリの芽です。メロズ教授らの実験にも、ヒマワリの芽が使われました。Credit: Hildabast / Wikimedia Commons（CC0）

テルアビブ大学のヤスミン・メロズ教授らは、この問いにヒマワリの芽で挑みました。

多くの動物では、皮膚などの感覚の器官が信号を集め、それを脳が整理します。

しかし植物には、その仕事を受け持つ脳がありません。

代わりに、茎を曲げる向きを決める光のセンサーは、主に茎のいちばん外側の細胞の層にあります。

つまり茎の表面は、場所ごとに、そこに当たった光にだけ反応しているのです。

そして茎は、片側をもう片側より速く伸ばすことで曲がります。

小さなランの仲間(コチョウラン)です。葉と花は光の方へ伸び、空中に出た根は光から離れる方へ伸びています。ヒマワリとは別の植物ですが、光の向きによって伸びる向きが変わる様子がよく分かります。Credit: Tangopaso / Wikimedia Commons（CC BY-SA 3.0）

チームは、茎の周り全体から来る信号を足し合わせて、伸びる向きを割り出すモデルを作りました。

研究者たちによれば、光の向きごとに生まれる「伸びる速さの差」は、そのまま足し合わせることができます。

つまり茎は、伸びること自体で信号の足し算をしているのです。

ただし、光の一部は茎を素通りして、反対側まで届いてしまいます。

チームは3Dプリンターで作った筒に茎を固定し、光の量を測る装置の前で31回測りました。

すると、茎に当たった光の平均10%ほどが、向こう側へ抜けていました。

茎を輪切りにして、左から青い光を当てたときの様子を表した図です。太い帯が茎を抜けると細い帯になり、その幅の差が、抜ける光の少なさを表しています。Credit: ナゾロジー編集部（編集部が作成した図、論文の図1(Kempinski et al., Proceedings of the National Academy of Sciences (2026)、CC BY 4.0)をもとに作成）

反対側のセンサーは、この抜けてきた光から、逆向きの弱い信号を受け取ることになります。

実験に使ったのは、25℃で育てた生後1週間ほどの芽です。

高さは1〜3cmで、消しゴムほどの背丈しかありません。

芽の先端近くには蛍光の点を2つ描き、その作業は薄暗い緑の光の下で行いました。

芽が早いうちから光に反応しないようにするためです。

そのうえで、室内で青いLEDの帯を使って芽を5本ずつ照らし、少なくとも21時間、横から撮影しました。

2つの点の傾きから、先端がどれだけ曲がったかが分かります。

芽はおよそ16時間で、一定の角度に落ち着きました。