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昆虫VS野菜?!昆虫との生存競争の果てにダイコンが生み出したものとは・・・

ダイコンやワサビに含まれる「ピリッ」の正体

昆虫VS野菜?!昆虫との生存競争の果てにダイコンが生み出したものとは

菜の花の咲く季節が近づいてきました。おひたしなどにして食用にもなる菜の花。黄色い花畑にはモンシロチョウの飛び交う姿がよく見られます。

菜の花はアブラナ科の植物。アブラナ科には、他にブロッコリーやコマツナ、キャベツ、ダイコン、カラシナ、ワサビなどの野菜があります。この並び、だんだん刺激物が増えていくような…。

そうです。これらの植物には辛味の原因となる「カラシ油成分」を作り出す能力があります。今回は、野菜の味にまつわる壮絶な生存戦争のお話です。

カラシ油成分はアブラナ科植物の巧妙な化学兵器

植物は動いて逃げることができないため、草食の昆虫などから身を守るべくさまざまな防御物質を作り出しています。アブラナ科植物で広く生成されるカラシ油成分もそんな防御物質のひとつ。カラシ油成分はイソチオシアネート類と呼ばれる硫黄化合物で、反応しやすく刺激性、すなわち天然殺虫剤の働きをします。

しかしここで問題が。カラシ油成分は、アブラナ科植物自身にとっても有毒なのです。敵をせん滅しようと作り出した毒に自らが倒れてしまっては元も子もありません。

そこでアブラナ科植物は画期的な方法を編み出しました。カラシ油成分を作るための原料と道具を別々の場所に保管したのです。

カラシ油成分の原料となるのは、グルコシノレートという化学物質。カラシ油成分の反応しやすい部分に糖が付加した構造をしているため、毒性はありません。いわば糖による安全装置。一方、糖との結合を分解する物質、すなわち安全装置を外す道具は、ミロシナーゼという酵素です。アブラナ科植物の体内では、これらの化合物が混ざらないよう別々の場所に格納されているため、自らを傷つけるカラシ油成分が平時に発生することはありません。

ところが昆虫に食べられると、消化中に植物の組織が壊れ、分けて保管されていたグルコシノレートとミロシナーゼが混ざります。その結果、カラシ油成分の原料(グルコシノレート)に対して安全装置を外す道具(ミロシナーゼ)が発動し、天然殺虫剤が発生します。名付けて「まぜるな危険!カラシ油爆弾」。このような巧妙な化学兵器によってアブラナ科植物はその身を守っているのです[※1]。

カラシ油爆弾の武装解除に成功した昆虫たち

化学兵器を仕掛けられた昆虫たちも黙ってはいません。アブラナ科植物を食べる昆虫として知られるコナガとモンシロチョウの幼虫は、消化液中でカラシ油爆弾を無効化することに成功しました。

コナガの幼虫―カラシ油成分の原料を別の化合物に変えてしまえ作戦

コナガの幼虫は、カラシ油成分の原料から一部を切り取って別物に変えてしまう道具を自らの消化液中に分泌。一部を切り取られた原料に対しては、もはや安全装置を外す道具が働かず、カラシ油成分が発生することはなくなるのです[※2]。

モンシロチョウの幼虫―カラシ油成分ができる前に安全な化合物を作り替えよ作戦

一方、モンシロチョウの幼虫が獲得したのは、原料の安全装置が外れてからカラシ油成分ができるまでの間に、カラシ油成分とは別の化合物に作り替えてしまう道具。作り替えられた化合物はカラシ油成分のような毒性はなく、糞から排出されます[※3][※4]。

さらにカラシ油成分の原料は、むしろモンシロチョウの幼虫の食欲を増進させることが知られており[※5]、成虫の産卵も誘引することがわかっています[※6]。こうして武装解除の成功者は、食料の独占体制を手に入れました。

カラシ油爆弾を体内に取り入れて利用する昆虫たち

もっとしたたかな昆虫たちもいます。なんとアブラナ科植物のカラシ油爆弾を自らの体内に取り入れ、自分たちの生活のために利用するのです。ダイコンアブラムシやキスジノミハムシという昆虫たちの巧妙な手口をのぞいていましょう。

ダイコンアブラムシ―歩くカラシ油爆弾として天敵を撃退せよ作戦

ダイコンアブラムシは、アブラナ科植物の組織を壊さずにカラシ油成分の原料を吸収し、自らの体内でも安全装置解除の道具と隔離して保有することができます。アブラナ科植物から横取りしたこの化学兵器は、天敵であるテントウムシから襲われたときに炸裂。こうして同じ場所に暮らす仲間を守ります。いわば「歩くカラシ油爆弾」 [※7]。

キスジノミハムシ―カラシ油爆弾を自ら改良して情報伝達に活用せよ作戦

キスジノミハムシは、アブラナ科植物からカラシ油成分の原料を選択的に集め、自らも独自の安全装置解除の道具を作り出しています。この昆虫のオスは、フェロモンによって集合する性質があるのですが、その効果はカラシ油成分によって増強することがわかっています。このことから、自らが改良したカラシ油爆弾を情報伝達に活用しているのではないかと考えられています。[※8]

ダイコンやワサビの「ピリッ」は人間にとって非常に有用

ここまでアブラナ科植物と昆虫たちの攻防戦を見てきましたが、私たちも日常的にカラシ油爆弾のしくみを経験しているんですよ。ダイコンやワサビをおろすと辛くなるのは、組織を壊してカラシ油爆弾を作っていることに他なりません。一方、加熱したダイコンが辛くないのは、カラシ油成分の安全装置を外す道具(ミロシナーゼ酵素)が熱によって壊れるからです。

このカラシ油成分、実は人間にとってはとても有用な化学物質です。殺菌効果があるため、生ものであるお刺身やお寿司とワサビを一緒に食べるのは実に合理的。また近年は抗がん作用があることでも注目されています。

そんな辛味成分の背景には、植物と昆虫たちの壮絶な生存戦争が隠されていました。こうした巧妙な進化が突然変異という偶然の産物によってもたらされたことを考えると、ただただ驚くばかり。アブラナ科の野菜を食べるときは、生き残りをかけたミクロのドラマにちょっと思いをはせてみてくださいね。

参考:
※1 The myrosinase-glucosinolate system, its organisation and biochemistry
※2 Disarming the mustard oil bomb
※3 Successful herbivore attack due to metabolic diversion of a plant chemical defense
※4 Comparative biochemical characterization of nitrile-forming proteins from plants and insects that alter myrosinase-catalysed hydrolysis of glucosinolates
※5 Behavioral and chemosensory responses to a host recognition cue by larvae of Pieris rapae
※6 Potent natural egg-laying stimulant for cabbage butterflyPieris rapae
※7 Spatial organization of the glucosinolate–myrosinase system in brassica specialist aphids is similar to that of the host plant
※8 Phyllotreta striolata flea beetles use host plant defense compounds to create their own glucosinolate-myrosinase system

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琴田まこ
生態学と化学で「食」を斬るサイエンスコミュニケーター。
旬のものと地のものに目がない。今日も自然の恵みに感謝。
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