何百万年も経った今、肉食植物はなぜまだこんなに小さいのか？

346日前原文(smithsonianmag.com)

概要

食虫植物 は昆虫を捕らえる独自の進化を遂げた植物群
化石証拠 から数千万年前から存在していたことが判明
多様な捕食メカニズム を持ち、世界中の栄養不足な環境に適応
巨大な人食い植物 はフィクション上の産物で、現実には存在しない
進化の背景 と実際の生態について解説

ケープモウセンゴケと食虫植物の驚異

ケープモウセンゴケ は、粘着性の葉で虫を捕らえる南アフリカ原産の食虫植物
虫が葉に触れると、粘液で動きを封じられ、脱出不可能となる
葉は虫を包み込むように ゆっくりと巻き込み、消化を開始
捕獲された虫は、植物の 栄養源 として利用される
食虫植物は一見無害な存在だが、実際は獲物を逃がさない巧妙な 捕食者

食虫植物の進化と多様性

食虫植物 は、光合成や土壌栄養だけでは成長できない環境で進化
化石記録 では、最古の食虫植物は3400万年以上前の琥珀から発見
南アフリカの Roridula属 など、現存種と酷似した化石も確認
Droseraceae（モウセンゴケ科） は、オーストラリアや南極、中央ヨーロッパでも化石が発見されている
食虫植物は 少なくとも10回以上 独立して進化したとされる

捕食メカニズムの多様性

Venus flytrap （ハエトリグサ）は、感知毛を刺激されると素早く葉を閉じて獲物を捕獲
モウセンゴケ は、粘着腺で虫を捕まえ酵素で消化
Pitcher plant（ウツボカズラ） は、落とし穴型の構造で虫や小動物、時には樹上性哺乳類の糞も栄養源とする
Triphyophyllum peltatum は、アフリカ産のつる植物で、若い時期のみ粘着腺で虫を捕獲
Nepenthes rajah （ボルネオの巨大ウツボカズラ）は、カエルやトカゲなど小型脊椎動物まで捕食可能

食虫植物が巨大化しない理由

巨大な食虫植物 はフィクションの世界のみの存在
実際の食虫植物は、栄養分の乏しい 湿地や酸性土壌 に生育
大型化するには 豊かな土壌 が必要だが、そうした環境では食虫性の必要性が薄れる
水分が少ない環境では、 粘液生成 が困難なため食虫性の進化は難しい
樹木のような大型植物は、 分解された有機物 から十分な養分を得ているため、捕食性を進化させる意義が少ない

食虫植物の進化的意義

食虫性 は、過酷な環境で生き抜くための進化的な「抜け道」
環境に適応した 多様な捕獲戦略 を持ち、小さな獲物を効率的に利用
ホラー映画のような巨大食虫植物 が現実に存在しないのは、進化的・生態的な制約によるもの

Hackerたちの意見

大きな動物はだいたい賢いよね。肉食植物が静止した場所から捕まえられる獲物のサイズには自然な限界があるんだろうな。

└

反論だけど、野生のピッチャープラントでマウスや少なくとも一匹の赤ちゃんサルが死んだことがあるよ。

└

大きな動物は捕食植物にとってはあまり好ましくない獲物だよね。逃げられる可能性が高いし（低価値）、その試みで植物が大きなダメージを受ける確率も高い（高コスト）。彼らはただ歩いたり登ったりするだけで、重さで茎を折ったり、爪で袋を裂いたり、再生された接着部分を引き剥がしたり、危険なものを食べたりすることもあるからね。

まだ人が歌ってる中での予定外の皆既日食は経験してないよね。

└

ずっと夜通し餌をあげることは試したのかな？

俺の理論を書いた後に記事を読んだら、同じことだった。でも、商業的に育ててるビーナスフライトラップの生産者が好奇心を持って、数千のクローンをいろんな条件で育てたことがあったんだ。土壌が栄養豊かになると、植物は死んじゃうんだって。死後の調査では根が真菌に攻撃されてたみたい。だから、植物は食べ物がない環境に適応していくわけだけど（もちろん実際の食べ物がないわけじゃない、肉食が機能するには湿ってないといけないって記事も言ってるし）。植物は変わった消化能力を得るけど、同時に高価な抗真菌防御が必要なくなる。だって、土が寄生真菌を支えるほど豊かじゃないからね。そして人間が栄養を戻すと、バン！空気中の普通の真菌が、草や木、タバコ、コショウの根に侵入するのが難しいのに（それらはカプサイシンみたいな防御があるから）、ほぼ無防備なフライトラップの根の豊かな土に降り立って、ビュッフェ状態になるんだ。

└

似たようなことが多くの植物にも言えると思う。マドロンの木を植えたんだけど、小さくて新しい木に水をやりたくなるのは分かる。でも、土が湿りすぎたり排水が悪いと根に問題が出ることもあるんだ。彼らは崖の側面で生きるのにすごく適応してるからね。

└

どこかに狂った科学者がいて、カプサイシンとニコチンを生産する遺伝子交配のウツボカズラを作ってることを願ってる。

└

うーん、ハイドロポニクスはどう？そこだと真菌感染のリスクが低いよね。

└

それってダブルパンチだと思う。真菌は土の中の余分な栄養素を使う準備ができてるし、肉食植物は貧弱な土壌ではほとんど栄養を吸収する能力を失ってる場合が多いからね。だから、ハエトリソウにちょっとしたハンバーガーのかけら（もしくは豆腐？アミノバランスが重要かどうかは、彼らがそれだけしか食べてない場合じゃないとわからないけど）を与えられるんだ。

└

草や木、タバコ、ペッパーの根の98%は菌類に侵されてて、菌に侵されてないと土の中では生き残れないんだ。稲はその数少ない例外の一つ。根が菌に侵されることで、植物が陸地に進出できたのかもしれないね。

彼らが試してないと思ってるの？ノバラは羊を捕まえることができて、羊を肥料として利用してるんだよ。https://www.youtube.com/watch?v=mrGobnZq83g ココナッツが落ちると、人を殺すだけじゃなくて、もっと多くの小動物を殺す可能性があるし、またそれが肥料として役立つんだ。

└

HNに技術ニュースを求めて来たけど、ココナッツの木がひっそりと肉食的かもしれないという不気味な気づきを得た。

└

植物がもっと速く動いたら、絶対に怖いよね。

└

その考えを続けると…ココナッツは硬い殻を持つように自然選択されたんだよね。そうすることで、死んだものが肥料になってたから…

└

毒のある植物って、いつも自分を守ってるわけじゃないかもね。「みんな、わかってないみたいだね。俺はお前らと一緒に閉じ込められてるわけじゃない。お前らが俺と一緒に閉じ込められてるんだ！」

└

ココナッツの致死率はそんなに高くないはず。

└

昆虫のサイズは時間とともに減少してきていて、これは大気中の酸素レベルの低下と関連しているみたい。もしかしたら、肉食植物にも同じことが起こってるのかな？

└

動物の scavenger（死肉食者）が腐る前に、遺体をきれいに食べちゃうんじゃない？

└

グレートバリアリーフのレディ・マスグレイブ島に行ったことがあるよ。そこには「グランドデビルズクロー」と呼ばれる木が生えていて、その種はトゲトゲでベタベタしてるんだ。種は種を食べる鳥の翼にくっついて、島を広がっていく。でも、島を訪れると、地面にたくさんの死んだ鳥がいるのに気づくよ。捕食者や死肉食者がいないから、鳥たちはそこで分解されてるんだ。だから、木は鳥を繁殖だけでなく、食料としても利用してる。リーフの上には肉食の森が広がってるんだ。

└

これは二次的なメカニズムなんだ。落ちた枝が死んで、それで肥料になるってわけ。

近くの植物を食べる植物がもっと広がってもおかしくないと思ってた。栄養を簡単に得るためとか、自分の光や水、栄養を守るためにね。化学的な競争や、絡みつくような寄生的な競争の話は聞いたことがあるけど、例えばバニヤンツリーはテリトリーを持ってるよね。でも、他の植物の物理的な構造や葉を積極的に食べる植物の捕食者を表現するためには、テリトリーや肉食、草食以外の名前が必要だと思う。

└

問題は、そうなるとエネルギーを得るためのシステムが二つ必要になるってことだよね。近くに食べるものがそんなにないし。長生きするために他のものを食べるには、動ける必要があるか、食べるものが自分のところに来る必要があるんだと思う。

└

よく知られているヤドリギのように、他の植物を食べる寄生植物はたくさんあるよ。ヤドリギとは違って、他の寄生植物は光合成を完全に諦めて、宿主植物から吸い取った栄養だけに依存してる。肉食植物よりも寄生植物の方がずっと多いと思う。他の植物を食べる植物は、菌類のように、根のような器官を使って侵入し、液体を吸うために成長する必要があるんだ。植物は他の植物を噛んだり噛み砕いたりできないから、菌類の細胞と同じように、植物細胞は動物のような動きができないように、セルロースでできた壁で細胞を覆ってるんだ。たまに速く動ける植物もあるけど、ウツボカズラみたいに、弓を引くときのように弾性構造に緊張を作る特別なトリックを使ってるから、連続的な動きには向いてないと思う。

一度、小さなウツボカズラを買って、キッチンに置いたまま週末に出かけたことがあるんだ。帰ってきたら、キッチンはハエで buzzing してて、植物は本当に食べ過ぎて死んでた。窓は一つも開いてなかったのに、どうやって知らない隙間から誘引剤の香りを漏らしたのか不思議だった。ハエは、私のいる場所ではそんなに多くなかったのに、何百ヤードも離れたところから気づいてたんだろうね。つまり、植物は小さいけど、やることはすごく上手なんだよ。

└

つまり、ウツボカズラが実際には食べきれないほどのハエを引き寄せて、逆にハエの問題を悪化させる可能性があるってこと？

これ、肉食植物の半ば信じられるメカニズムを思い出させるな。この[0] Worldbuilding Stack Exchangeのckerschの回答から：> ボーングラスは、小麦畑に生える白い真菌です。大抵の時、ボーングラスの畑は普通の小麦畑で、他の小麦畑と見分けがつかないけど、異常に高い収穫量と比較的少ない動物の住人がいるのが特徴です。もちろん、これがたくさんの動物を引き寄せるんだ。動物たちの数が増えて、見た目には不自然な小麦の豊富さに支えられている。> そして、ボーングラスが開花します。夜のうちに、小麦畑の下の巨大な菌糸ネットが活性化して、白い真菌が小麦の茎を支えにして成長します。そして、数百平方マイルで同時にボーングラスが麻痺性の胞子を放出します。12時間以内に、小麦畑は青白い死の場所に変わります。その後、真菌は麻痺した生き物の上に成長し、神経毒で彼らの体を満たして、数日後に脱水症状で死ぬまで動けなくします。> 死んだ動物はすぐに分解され、真菌によって壊されます。ボーングラスが成長したのと同じくらい突然に、地中に戻っていき、上の土地がゆっくりと再生されるのを待ちながら眠りにつきます。その間、上の土壌には見かけ上の豊かさが広がり、下に潜む恐怖には気づかない... 怖い話だね。共生する植物と真菌、または植物と細菌の関係は、「肉食」植物の信じられるメカニズムのように思える。たとえそれが「植物が人を直接食べる」っていうリトルショップオブホラーズのようなものじゃなくても。似たような前提の良い回答が同じSEの質問の下にもっとあるよ。[0] https://worldbuilding.stackexchange.com/questions/38354/how-...

└

これが気に入ったなら、アニメシリーズ「スカベンジャーズ・レイン」を見るべきだよ。宇宙飛行士が異星に不時着して、そこで植物と動物が共生関係にある話なんだけど、人間が現れたときに何が起こるかが描かれてる。素晴らしいショーだよ。

この肉食性の植物はほとんどが小さいけど、さまざまな捕食メカニズムの多様性は進化の疑問を投げかけるよね。明らかな結論はこうじゃない？ 1. 肉食に対応する植物のフィットネスハイパーサーフェスには多くのピークがある 2. ピークは外側で滑らかな勾配を持っている 3. すべてのピークは小さな局所的最大値だ 1は、低窒素だけでは肉食がフィットネスにプラスに寄与するには不十分だから。最初から勾配を正にするためには追加の要因が必要なんだ。それは、ピーク（ニッチ）がランダムで狭いことを意味する。3は、肉食は獲物の防御や競争する scavenger、捕食者との軍拡競争を含むから。専門的な動物は植物に対して大きなアドバンテージがあるし、特に肉が日光のサイドディッシュに過ぎない場合はね。私にとって興味深いのは2なんだけど、ほとんどの植物は動物を消化しないから、どうやってこれが進化し始めるのかってことだよね。

昔は肉食植物がいつか巨大になって人を食べるようになると思ってたんだけど、実際はずっと小さいままで、代わりにすごく賢くなったんだ。この話を読んで、考え方が変わったよ。大きくならないのは欠点じゃないんだね。栄養がほとんどない場所で、ちょっとした戦略で生き延びるのは実際すごいことだと思う。

記事では触れられてないみたいだけど、多くの肉食植物はクロロプラストのゲノムの一部またはほとんどを失ってるんだ。つまり、動物から栄養を得るようになったから、クロロプラストが必要なくなって、時間が経つにつれて「壊れた」ってこと。肉食植物がクロロプラストを取り戻す可能性はほぼゼロだね。ある意味、植物の肉食は寄生と似た進化の「行き止まり」で、これもまたクロロプラストの喪失と関連してることが多い。もし代替の（クロロプラストの）エネルギー源を得るチャンスがないなら、植物はどこに進化することができるんだろう？

ハクソク