Reduced competition among kin may facilitate plant invasion: evidence from Alternanthera philoxeroides
温室での研究により、侵入種である*Alternanthera philoxeroides*は、非血縁個体と比較して血縁内での競争が抑制される傾向があることが明らかになり、この特性がその個体群の優占を強化し分布拡大を促進する可能性が高い一方で、在来種はより強い血縁内競争を経験することが示された。
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植物がひしめき合う世界において、生き残れるかどうかはしばしば隣人が誰であるかに左右される。何世紀もの間、科学者たちは植物が日光、水、栄養分を巡って激しく競い合い、通常はライバルを凌駕しようと成長することを知ってきた。しかし、近年、生態学者の注目を集めているのは、より微妙な相互作用の層、すなわち親族間の関係である。人間が家族を他人とは異なる扱いをするように、植物も時には自らの遺伝的な血縁を認識することがある。その際、植物は争うのではなく、資源を共有したり、衝突を減らすような形で成長したりすることで、協調することを選択する場合がある。「血縁認識」として知られるこの行動は、特に資源が乏しい状況において、関連した植物のグループが共に繁栄するのを助ける生存戦略であると考えられている。現在の研究を突き動かしている問いは、この「家族と仲良くする能力」が、周囲のあらゆるものと競い合わなければならない新しい領域に侵入する特定の植物に対し、秘密の優位性を与えているのかどうかという点である。
ある研究チームは、中国で見られる2つの近縁種、在来種のAlternanthera sessilisと、一般にアリゲーターウィードとして知られる侵略的外来種であるAlternanthera philoxeroidesを用いて、この仮説を検証することに着手した。この侵略的外来種は、在来の植生を窒息させるような高密度の単一種の茂みを形成する、悪名高い厄介者である。主にクローンによって繁殖し、遺伝的に同一のコピーである広大な個体群を作り出すため、この種は植物が自身の血縁とどのように相互作用するかを研究するための完璧な候補となる。科学者たちは、この侵略的外来種が、在来種にはない「血縁との付き合い方」を特別に進化させてきたのかどうかを確かめたいと考えた。調査にあたり、彼らは温室へと入り、一連の制御された実験をセットアップした。それぞれの種の中心となる茎を植え、その周囲を隣接個体で囲んだ。ある鉢では、隣接する個体は中心となる植物の遺伝的なクローンであり、別の鉢では、同じ種の無関係な個体であり、さらに第3のグループでは、両者が混ざり合ったものとした。また、水をたっぷりと与える鉢と、植物が萎れ始めるまで乾燥させてストレスを与える鉢を用意することで、これらの関係性がストレス下でどのように維持されるかもテストした。
結果は、これら2つの種が隣人に対してどのように振る舞うかについて、驚くべき違いを明らかにした。侵略的外来のアリゲーターウィードにとって、家族と共に成長することは明確な利点であった。クローンに囲まれているとき、中心となる植物は、無関係な個体に囲まれているときよりも競争によるダメージが少なく、より大きく成長した。実際、侵略的外来種の一群全体としては、無関係な個体と混ざっているときよりも、互いに血縁関係にあるときの方が、総バイオマス（生物量）が多くなった。この侵略的外来種は、自らの血縁を認識し、競争を緩めることで、グループ全体を繁栄させているようであった。対照的に、在来種は全く逆のパターンを示した。在来種は、自身の血縁と共に成長すると、無関係な隣人と共に成長する場合よりもバイオマスが少なくなり、より激しい競争に直面した。在来種は、家族を他人と同じように、あるいはそれ以上に厳しく扱っているようであり、血縁関係から何の恩恵も得られていなかった。
この違いは、植物の体の構築方法にも及んでいた。侵略的外来種は、周囲に誰がいるかに応じて成長戦略を調整していた。血縁に囲まれているとき、それは枝の数を少なく成長させた。この特性は、隣人に落とす日陰の影響を軽減し、光を巡る競争を抑えるものと考えられる。在来種はこれとは逆に、血縁と共にいるときに枝を多く成長させ、それが日光を巡る争いを激化させることとなった。興味深いことに、研究者たちは、これらの行動が、植物が十分に水を供給されているか、あるいは乾燥ストレスを受けているかに関わらず、一貫していることを発見した。乾燥した条件は全体の成長を抑制したものの、2つの種が親族を扱う根本的な方法は変わらなかった。侵略的外来種は血縁に対して協力的な姿勢を維持した一方で、在来種は競争的な姿勢を崩さなかった。
これらの知見は、侵略的外来のアリゲーターウィードが、その拡散を助ける洗練された社会的戦略を進化させてきたことを示唆している。自らのクローン同士の間の競争を軽減することで、この侵略的外来種は、景観を支配するような高密度で生産性の高い群落を形成することができる。血縁を認識し協力する能力を欠いた在来種は、内部的な衝突によって成長が制限されてしまう。この研究は、親族間の摩擦を減らすことが単なる些細な詳細ではなく、侵略的外来種の成功における重要な要因であることを示している。それは、支配を巡る戦いにおいて、家族と仲良くする能力が、外敵と戦う能力と同じくらい重要になり得ることを示している。この研究は、これがこの雑草が侵略的である唯一の理由であると主張しているわけではないが、血縁間の協力が、新しい環境に定着し、そこでの支配力を維持するための強力な武器であることを示す強い証拠を提供している。
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