植物は地球上の生命を支えています。ほぼすべての生物にエネルギーを供給する、生命の源となる食料であり、現代社会の電力需要を賄う化石燃料のもとでもあります。しかし、はるか昔に消滅した森林の名残を燃やすことは、危険な形で世界を変えています。今日、生きている植物の力を、もっと有効に活用できるでしょうか。
一つの方法は、植物を天然の太陽光発電所に変え、太陽光をはるかに効率よくエネルギーに変換できるようにすることかもしれません。そのためには、エネルギーを電気として取り出す方法が必要です。ある企業は、植物が根元の土壌に放出した電子を回収する方法を見つけました。しかし、フィンランドの新たな研究は、植物の内部構造を電気回路に変えることで、植物のエネルギーを直接取り出す方法を探っています。
植物には「木部要素」と呼ばれる水を満たした管があり、根から葉へと水を運びます。水の流れは、溶け込んだ栄養分や化学信号なども運び、植物内に行き渡らせます。研究成果がPNASに掲載されたフィンランドの研究者たちは、バラの挿し木に取り込ませることで、電気を伝え、蓄える固体材料を形成する化学物質を開発しました。
これまでの実験では、PEDOTという化学物質を使って木部に導電性のワイヤーを形成していましたが、植物のさらに奥までは浸透しませんでした。今回の研究では、同様の導電体を形成しながら、木部を流れる水に乗ってその流れの及ぶところまで運ばれる分子、ETE-Sを設計しました。
この水の流れは、水分子同士が引き合う力によって生じます。葉の水分が蒸発すると、残された分子の連なりを引っ張り、根から植物全体を通って水を上へと引き上げます。植物の挿し木を食用色素に浸し、色が木部を通って上がっていくのを見ると、その様子を自分でも確かめられます。研究者たちの手法はこの着色実験とよく似ていたため、色を手がかりに、導電体が植物のどこまで移動したかを確認できました。
その結果、葉や花びらの中に複雑な電子回路網が広がり、細胞を取り囲みながら、その配置をなぞる形で形成されました。できたワイヤーはPEDOT製のものより最大100倍も高い導電性を示し、コンデンサーと呼ばれる電子部品と同じように電気エネルギーを蓄えることもできました。
こうした電気回路網がこれほどよく形成されたことは、開発した研究者たちさえ驚かせました。その理由は、バラがETE-Sで処理された際、侵入する微生物を殺すために使うものと同じ反応性化学物質を生み出したことにあるようです。これらの化学物質によって、固体の導電体は、実験室で試したときよりも植物の内部でずっとよく形成されました。
この発見の可能性を最大限に引き出すには、まだ課題があります。なかでも重要なのは、ETE-S（またはさらに改良した化学物質）を、切り取られていない生きた植物に取り込ませる方法を見つけることです。それでも、電子回路を組み込んだ植物、つまり「eプラント」の実現は、いよいよ現実に近づいています。
では、eプラントはどのように活用できるでしょうか。最も期待されるのは、eプラントの電気エネルギー貯蔵機能と回路を、光合成エネルギーを直接取り出す何らかの方法と組み合わせ、文字どおりグリーンなエネルギー源を生み出すことです。
この技術は、一般的な植物への理解を深める助けにもなります。植物には動物のような神経系はありませんが、電気信号を使って個々の細胞を制御するとともに、植物のさまざまな部位の間で情報を伝えています。その最も顕著な例がハエトリグサでしょう。ハエトリグサでは、葉を閉じる仕組みが電気的な刺激によって作動します。
植物に電気回路を組み込めば、こうした信号をより簡単に読み取れるようになります。植物の「言語」をより深く理解できれば、植物に指示を送れるようになるかもしれません。例えば、病気の危険があると分かったときに、防御機能を働かせることができます。
機械のように機能する電子植物を作れるかもしれません。作物が水や肥料の不足や害虫の被害を知らせてくれれば、資源を最も必要とされる場所に振り向け、農業の効率を高められます。いつの日か、この技術を使って花の香りを自分の気分に合わせることさえできるかもしれません。
