2021年2月上旬、マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究者が、葉物野菜であるほうれん草にメールを送らせる方法を開発したことが大きく報じられた。このアイデアは世界中のインターネットユーザーの想像をかき立て、多くのツイッターユーザーがホウレンソウやメールを使ったジョークやモドキにはまりました。

それ以上に、自然のプロセスを利用して、気候についてもっと詳しく知ることができるかもしれないというのは、興味深いアイデアです。そこで、ホウレンソウは本当にメールを送ることができるのか、掘り下げて考えてみましょう。

その結果、どのようなことがわかったのでしょうか？

MITの化学工学科の科学者が2016年に科学雑誌「Nature」に発表した研究によると、生きたホウセンカを利用して環境データを伝達することが可能であることが示唆されています。この実験では、植物の葉肉に一対の近赤外線蛍光ナノセンサーを埋め込む「植物ナノバイオニクス」が用いられた。植物の葉の表面の間にある小さな領域で、光合成が行われる。

このセンサーは単層カーボンナノチューブと呼ばれるもので、単層カーボンナノチューブとも呼ばれる。これらはペプチドBombolitiniiと結合しており、**やその他の工業製品に含まれる一般的な化合物であるニトロ芳香族を同定するために設計されています。この研究の最初の目的は、植物を使って地中に隠された○○や兵器を発見できないか、というものでした。

その他、単層カーボンナノチューブを用いて参照信号を発生させる。植物は地面から栄養と水を取り込み、やがて茎から葉に運ばれる。ニトロアロマの成分が植物に入ると、葉肉に到達し、センサーがそれを感知する。これは、近赤外線（NIR）蛍光イメージングという非侵襲的なプロセスで、組織の深部の構造を示すためによく使われる方法です。

ホウレンソウは本当にメールを送れるのか？

このプロセスをできるだけユーザーフレンドリーなものにするために、研究者たちは、スマート○○やラズベリーパイなど、身近にある電子機器を使ってセンサーからの赤外線信号を検出できないか検討したのです。実験の一環として、ラズベリーパイと赤外線フィルターのないCCDカメラモジュールを使用した。5MPカメラモジュールは、植物中の単層カーボンナノチューブを効果的にモニターすることができた。

EuroNewsLifeで報告されているように、インターネットに接続されたRaspberry Piは、定期的に電子メールで研究者に蛍光画像を送信するようにプログラムされています。低コストなモニタリングシステムの実現性を検証することで、Raspberry Piをベースとしたセットアップにより、さらに自動化されたリアルタイムな環境モニタリングが可能になることを実証したのです。単層カーボンナノチューブは、専用の動力源ではなく、自然の蒸散作用によって動きますから、なおさら魅力的です。

しかし、研究者らは、遺伝子工学ではなくナノバイオニクスを用いることで、拡張性に課題があることを指摘している。生きている植物にセンサーを埋め込むには、手作業で行う必要があり、時間がかかる。もし、同じような方法で遺伝子工学を利用すれば、そのような植物を栽培する前に大きく改変することができるだろう。

現状では、大規模な応用は考えにくいが、有用な仕組みである。実験に用いた方法の利点は、手作業によるデータ収集が不要なことです。その代わり、Raspberry Piのような小型コンピュータに無線で情報を送信することができます。

まだまだ先のことかもしれないが、論文の著者らは、野生の植物を使って、都市や警備の厳しい場所、あるいは自宅周辺など、広い範囲の環境データを収集できるようになる日が来ることを想定している。

植物由来の未来

まだ、生きたほうれん草の苗からメールを受信することはできませんが、それでもエキサイティングな開発です。ムーアの法則に基づき、コンピューティングデバイスは急速に低価格化、小型化し、より多くの環境で利用できるようになっています。この研究で使用されたものと同様に、小型センサーは、よりスマートな地球を目指す一般的な傾向を表しています。

これは、5Gネットワークが提供するコネクティビティとIoTデバイス（インターネットに接続されたガジェットやセンサー）を組み合わせ、私たちの周りの世界をモニターするものです。このようなフィードバックシステムの実験が進めば、私たちが環境に与える影響や気候変動への貢献がよりよく理解できるようになるかもしれません。