木々は緑に: 道草の時間

2011年04月27日

木々は緑に

ソメイヨシノの花はいつの間にか散りはてて、いまは八重桜が花房が４月下旬のそよかぜに揺れています。ハナミズキは花盛り、フジやサツキも咲き始めました。ドウダンツツジやアセビも可愛い花穂を垂らしています。

でも、この季節、なんといっても美しいのは、木々の若葉ではないでしょうか。自然の中に生命を躍動を最も感じさせるものは、目にも鮮やかな新緑だと思います。都会の公園にも、里山の雑木林にも、新緑はあふれています。そして、樹種それぞれに緑の色調が異なり、一つの風景の中にいろいろな緑が隣り合い、あるいは混じり合う有様は何とも言えぬ美しさです。

このような美しい緑は、もちろん葉に含まれるクロロフィル（葉緑素）の色です。クロロフィルは太陽の７いろの可視光の中から、波長の長い赤色部と波長の短い青紫部の光を吸収し、中間の緑色部を吸収せず、反射します。葉が緑に見えるのはこのためです。もちろんクロロフィルの働きを助けるカロチノイドなども、色調の多様性に深く関わっているのですが。

被子植物の葉は、表と裏の表皮の間に葉肉細胞があります。表表皮の下は柵状組織といい、多数の葉緑体をもつ円筒状の細胞がぎっしり並んでいます。柵状組織と裏包皮の間には海綿状組織があり、この組織を構成する細胞はやや大きめの不定形の細胞です。海綿状組織の細胞も葉緑体を持ちますが、柵状組織の細胞と比べるとやや少なめです。

葉の切片（模式図）

葉緑体の断面（模式図）

柵状組織と海綿状組織の細胞の中の葉緑体は二重膜に囲まれた楕円球で、中にはチラコイドとよばれる袋状の膜とストロマとよばれる基質の部分があります。また、ところどころで直径の小さなチラコイドが複数重なり合ったグラナという構造も見られます。クロロフィルはいくつかの異なるタンパク質と結合して、チラコイドを構成する要素となっています。チラコイドには、集光能力を高めるため、カロチノイドなどの補助色素も含まれています。

クロロフィルａの構造

葉緑体の果たす役割は、（１）水を分割して酸素を発生させること。この酸素を利用して、動物も植物自身も生きることができるのです。（２）空気中のCO2を取込んで、それを材料にして最終的にブドウ糖をつくること。それには、葉緑素が吸収した光エネルギーによって作り出された高エネルギー物質ＡＴＰと、還元型の補酵素ＮＡＤＰＨが必須です。すなわち、葉緑素によって吸収された光エネルギーは、葉緑体の中で、ブドウ糖に化学エネルギーとして貯蔵されたということになります。

上の過程で、光を吸収し、水の分割を行い、また電子伝達系に電子を送ってＡＴＰとＮＡＤＰＨを作らせるのはクロロフィルを含むチラコイドの役目、CO2を取り入れて化学反応によりブドウ糖をつくる場はストロマです。

もともと葉緑体は、独立した生物だったと考えられています。きわめて昔、核を持つ生物が、クロロフィルをもって光合成をするバクテリアのような生物を体内に取り込み、進化してきたものと思われます。その根拠は、葉緑体の持つＤＮＡの中の遺伝子の構造が現存の光合成細菌シアノバクテリアの遺伝子の構造とたいへんよく似ていることによっています。

福島原発の大事故を思うにつけ、植物が取り入れた光合成という巧妙な自然エネルギーの利用法には感嘆させられます。人類は原子力というとてつもなく危険なものからエネルギーを利用しようと考えました。植物は光合成という全く危険のない方法できわめて巧みに、きわめて効率よく、自然のエネルギーを利用しています。水を分割して酸素を供給し、一次生産者として、光合成によって炭水化物を作り出す。油にしても、タンパク質にしても、動物たちを養う栄養は、もとはと言えば、植物が光合成によって作った炭水化物に由来するものです。木々の緑を見ながら、植物の偉大さを思う今日この頃です。