秋になると一部の葉だけが赤くなるのはなぜですか?科学者たちは答えに同意できていない：-

この時期は、 ニコール・ヒューズ ノースカロライナ州をドライブしていると、いつも紅葉に気を取られます。

「私は常に探しています」とハイポイント大学の生物学者ヒューズは言う。 「ほら、何がいつ色づいたのか、何が色づいていないのかを見るだけだよ。」

彼女の脳の一部は、紅葉の最大の謎の 1 つである、なぜ一部の木だけが赤く染まるのかについての手がかりを探し続けています。

「なぜ一部の種が赤くなり、他の種が赤くならないのかはまだよくわかっていません」と彼女は言う。

紅葉への興味はさらに遡りますが、彼女はこれを研究することでキャリアを築いてきました。大人になってから、「父はいつも完璧な赤い葉を求める探求について話していたんです」と彼女は言います。

毎年秋になると、木々は葉に含まれる緑色のクロロフィルを分解して、葉が落ちる前に貴重な窒素を回収します。 （この窒素は、タンパク質や DNA の構築だけでなく、光合成にも必要です。）このクロロフィルが失われると、葉の中にずっと存在していた黄色の色素が露出します。これで黄葉の説明が簡単になります。

でも赤い色は違います。それは、葉が地面に落ちる数日前に生成される真新しい化学物質から来ています。

「赤は事前には存在しなかったし、そうでなければ、葉が紫色になっていたはずですから、それが見えていたでしょう。なぜなら、緑と赤は紫に等しいからです」とヒューズ氏は言う。

葉がオレンジ色に見えるのは、同じ新しい色素のレベルが低いことも原因であると彼女は説明します。「顕微鏡で見ると、赤いそばかすがたくさん見えます。」

では、なぜ樹木は、ほとんど枯れかけた葉に高価な赤い色素をわざわざ作り出そうとするのでしょうか?ヒューズ氏は、科学者たちは多くの答えを持っていないと言う。

葉を光から守る

考えられる説明の1つは、基本的に赤い色素は植物にとって一種の日焼け止めとして機能し、クロロフィルの活性が低下したときに突然対処しなければならない過剰な光に対処するのを助けるためである、というものです。これは光防御仮説として知られています。

「すべての生理学者が光防御仮説を確信しています」と彼は言う スザンヌ・レナー セントルイスのワシントン大学で。 「ある機能を示すハイテク、生化学、生理学的実験論文がたくさんあります。 [of red pigment] 光防御です。」

彼女 メモ ヨーロッパは米国北東部よりも日射量が少なく、赤い木々が少ないということは、示唆的な相関関係であると彼女は考えています。

そして、赤い色素が保護しているのは、木の葉から窒素を回収する能力であることを示唆する証拠もある。

たとえば、3 つの落葉樹種の黄色変異体に関するある研究では、 見つかった 黄色の葉には、通常の赤い葉よりも多くの窒素が残されていることがわかりました。さらに、豊富な窒素を与える窒素固定バクテリアが生息する樹種は、一般に赤くなりません。

しかし、すべての研究者が確信しているわけではありません。

進化生物学者 マルコ・アルケッティペンシルバニア州立大学の研究者らは、比較的少数の樹種が赤い葉を持っていると指摘しています。 「世界中のすべての木を見ると、多かれ少なかれ、それは約15パーセントだと思います」と彼は言います。もし赤い色が過剰な光から身を守るためのものなら、「なぜもっと多くの種が光防御を必要としないのだろうか?」

アブラムシが侵入する

彼は、この特性が昆虫と共進化した可能性が高いと考えています。

秋に卵を産む昆虫は葉の色の違いを見分けることができることが判明し、アルケッティ氏が行った研究では、リンゴの木ではアブラムシが赤い葉の木を避け、緑または黄色の葉の木を好むことが判明した。

「赤い色の葉にはアブラムシが少ないんです」と彼は言う。そして春には、孵化したばかりのアブラムシが赤くなった木ではあまり成功しなかったことから、アブラムシがそこに卵を産むのを避ける十分な理由があった可能性があることが示唆された。

彼もまた、 見つかった 赤みがかった色は、より多くの害虫の侵入と闘わなければならない野生のリンゴの木には見られるが、農家によって散布され手入れが施されている栽培品種には見られない。

イスラエルのハイファ大学のシムチャ・レフ・ヤドゥン氏によると、これらすべてが長年にわたって「熱い」議論を引き起こしてきたという。 敷いた 赤い葉の機能についての競合する仮説の証拠を明らかにします。

こうしたことに関する過去の議論は「必ずしも丁寧とは言えませんでした」と彼は笑いながら言い、科学の分野では「進歩するにつれて、答えがあったよりも新しい疑問が増える」ことは珍しいことではないと付け加えた。

彼は個人的に、赤い色素が抗真菌特性を持っている可能性に興味を持っています。

駐車場科学

葉が常に赤くなる樹種もあれば、常に黄色に変わる樹種もあるが、多くの樹種はより柔軟であるとヒューズ氏は指摘する。これらは彼女が特に魅力的であると感じているものであり、最近、彼女はしばしば駐車場の木々について思いを巡らせていることに気づきます。

「多くの駐車場では、同じ種類の木が植えられていることに気づくでしょう。しかし、まったく同じ日光、まったく同じ温度にさらされているにもかかわらず、黄色の木もあれば、赤やオレンジの木もあるのです。」と彼女は言います。

ある家具店の外で、彼女は、葉が赤いヤナギガシの方が、黄色のヤナギガシに比べてカイガラムシの発生が少ないことに気づきました。

最近、彼女はさまざまな種類のオークを育て、さまざまな量の窒素を木に与え、それが木々の色に影響を与えるかどうかを確認しています。彼女はまた、赤くなることがあるスウィートガムの木だけでなく、他のすべての秋の色も研究しています。

「1本の木があり、いくつかの枝は紫色、いくつかは黄色、いくつかは緑色になります」と彼女は言います。 「その種は、取り組む上で楽しいヒントになるような気がします。それらの枝の違いは何ですか?」

同大学の学生の多くは、紅葉のようなありふれたものについて科学者が知っておくべきことはすべて知っていると思っていると彼女は言う。

「つまり、私たちはすべてを知っていると思うかもしれません」と彼女は言います。「しかし実際には、これらの楽しい生命の謎を研究している人が十分にいません。」