　光合成の研究の歴史では、有名なプリーストリーの実験。

プリーストリーの時代には、物質の燃焼に対してフロギストン（燃素）による説明がなされていた。これは、物質が燃焼するときは、その物質からフロギストンが出て行くという説である。密閉容器中ではやがて燃焼できなくなるという事実に対して、密閉容器中にフロギストンが充満し、出て行く余地が無くなるからだと考えられていた。
　ろうそくと同様に、動物も密閉容器中では死んでしまう。プリーストリーは、植物も同様に死んでしまうだろうと考えて実験を行ったところ、いつまでたっても植物は死なない。それどころか植物は、ろうそくが燃えなくなった空気（フロギストンで充満した空気）を、再び燃焼できるように回復することを見いだした。
　残念なことに、彼はフロギストン説からは脱却できていないので、植物は「脱フロギストン空気」を作ると考えた。もちろん、今から考えればこれは「酸素」に他ならない。従って、考え方によりプリーストリーが酸素の発見者だとも言える。しかし、現在の考えと同じように燃焼をとらえ、真の意味での酸素を発見したのはラボアジェであるといえるだろう。

少し、冗長になりますが、彼の論文の訳文を掲載することにします。
（これは、GREAT EXPERIMENT IN BIOLOGY に載っていた論文を私が訳したものです。従って、少々の誤訳はご勘弁を(^_^;）

プリーストリー
「異なる種類の空気の観察」

　私は、私が偶然ロウソクの燃焼によって傷つけられた空気の回復の方法を見つけたことと、自然がこの目的のためにしようしている回復薬の少なくとも一つを発見したことを得意に思っている。それは植物性機能である。私は、自然が操る一つの注目すべき効果を引き起こすこの過程の方法に於いて、発見したなどというつもりはないが、多くの事実がこの仮説を支持している。私は、私の考えを、この発見に導いた観察、閉じこめられた空気の中の植物の成長の観察のいくつかを列挙することによって紹介しようと思う。
誰もが、共通の空気が動物の命と同様に植物にも必要であることから、動物と植物は両方とも同じ方法で空気に影響を与えていたと想像していただろう。私自身、最初に水の器の上に逆さに立てたガラス容器の中にハッカの小枝を置いたときは、そう想像していた。しかし、それが数カ月の間成長し続けたとき、私は、その空気は、容器の中にいれたロウソクを消しもしないし、ネズミに不都合もないということを見つけた。
　植物は、制限された状況で必然的な結果以外は何の影響もうけなかった。いくつかの異なる種類の空気の中で成長している植物は、全て、まったく同じ方法の影響をうけた。全ての葉のかたまりは、大きさを以前より減らした。長さではピンの頭ほども大きくはならなかった。根から始まって根や茎も腐り、そして、まだ植物は黒く腐った茎を通して、養分を引き上げながら上へと成長を続けていた。第三あるいは第四の葉のセットでは、長い毛状の繊維が、それぞれの葉の付け根から、時には茎からも育った。その成長が許す限り遠くへ芽を出し、私の実験では２インチぐらいになった。この方法でハッカの小枝は生きていた、古い茎は腐ったが、新しいのがその場所から芽を出した。しかし、一夏の間中小さくなり続けた。
　この実験を繰り返すときには、植物を腐らせたり、空気に影響を与えることがないように、植物の周りから死んだ葉を取り去ることに気をつけなくてはいけない。新鮮なキャベツの葉を一晩だけ、普通の空気で満たされたガラス容器の下に入れて置くと、大いに空気に影響を与え、次の朝ロウソクはその中では燃えなかった。そしてまだ、葉は腐敗の臭いがまったくしていなかったことを見いだした。
　植物を長い間育てた空気の中では、ロウソクがとてもよく燃えるということと、呼吸によって傷つけられた空気の回復をする植物性機能に伴う何かがあると考えるいくつかの理由を持っていることで、私はロウソクの燃焼によって傷つけられた空気の回復も同じ過程で可能であると考えた。
　１７７１年８月１７日に私は、ハッカの小枝を油ロウソクの燃えきった一定量の空気の中にいれ、同月の２７日に別のロウソクが完ぺきによく燃えるのを見いだした。私は条件をまったく変えずに８回から１０回以上も、夏の残りの時期に繰り返した。数回、私はロウソクが燃え尽きた後の空気を２つに分割し、１つには植物を入れ、もう１つには、水につけたガラス容器に同じようにさらすが、植物を入れないで置くことにした。そして、決して失敗することなく、前者にいれたロウソクは燃え、後者は燃えなかったことを見いだした。私は、一般的に、この空気を充分に回復させるには、５・６日で良いことを見いだした。ところが、私はこの種の空気をガラス容器に、水の上で、数ヶ月もその中で少しも変化をせずに保つことができた。私は、また、実にたくさんの実験を試みた。圧縮、減圧、熱や光、そして、様々な物質の蒸気に入れてみたりしたが、何の効果もなかった。
　１７７２年に行われた実験はロウソクが燃え尽きた後の空気の中で植物が育つことによっておこる空気の回復に関わる私の結論を充分に確かなものにした。最初の実験は５月に行われた。それから２ヶ月の間、１度も失敗すること無しに、たびたび繰り返した。
　この目的の為に、私は、異なる物質の炎を使った。いつもは、植物性油や動物性油のロウソクを使っていたのだが。６月２４日にワインのアルコールを燃やした後の空気で実験し、前年私が絶望した結果だったのであるが、成功した。同月の２７日に硫黄のマッチを燃やしたの後の空気で同じように成功した。
　この空気の回復は、植物の植物性機能の状態に左右されることを見いだした。私は、たくさんの新鮮なハッカの葉を、ロウソクが燃え尽きた小量の空気にいれ、長い間、しばしば交換しながら置いたにもかかわらず、空気の状態が改善されていないことに気がついた。
　この注目すべき結果は、私が１７７２年の６月までいつも使ってきたハッカ特有の何かにかかわるものではない。同月の７日からその中で育ったバームの小枝によって同月の１６日には、この種の一定量の空気は完璧に回復したことを見いだした。　この空気の回復は、この２つの植物の芳香性蒸気によるものではない。ハッカの芳香油ではこの種の効果は見られなかっただけでなく、のぼろぎくと呼ばれる雑草の一種の不快な臭いのする植物によっても、汚れた空気の回復は同様に完璧であったからである。これは６月８日から燃焼の後の空気の中で植物が育っているときの同月の１６日の実験の結果である。また、私がこの目的のために試したものの中で最も効果的なものはホウレン草である。しかし、水の中で育つことは滅多にないであろう。１つの燃焼後の空気の容器は、この植物によって４日で、あるいは２日で完璧に回復する。最後の結果は６月の２２日に得られた。一般的にこの結果は私が言及したよりも、ずっと少ない時間でおこったのだと想像される。なぜならば、私は、もし、それが結局成功するのであれば、テストした空気の一部が戻り、必然的に少量の普通の空気の混入により、実験の判定が正確でなくなることの無いように、私が前観察から完全に確実に起こったことを予期するまで、空気のテストをすることを選択しなかったからである。しかしながら、私は、その小さな不完全さに作用される許容について充分に満足している。

今回は、本校にあるガラス鐘を使うことにした。左が上に穴が開いているもの。右が閉じているものである。
体積は、左が約５リットル、右が約７リットルである。

［その１］

植物には、エン麦を使った。（猫の野菜として売っているものである。特に調べた訳ではないが、何となく光合成が速そうだったので選びました）
ろうそくを二つ入れた。
左は、予め点火しておいて、中の酸素を使い切るためのもの。
右は、再点火用である。

　実は、密閉容器中で再点火する方法がなかなか思いつかなかった。晴天下、レンズで点火することを考えたが、煙はでるものの、火がつかなかった。これでは、点火しないときに酸素が無いせいなのか、温度が低いのか区別できないように思えた。
　そこで、ニクロム線とマッチによる点火装置を考えた。ニクロム線でマッチに点火し、マッチの炎でろうそくに点火する。
これならば、酸素が無くてもマッチには点火するので、ろうそくが燃えるかどうかで、酸素の有無を見極められる。実際に、時間が短すぎたり光量が足りなかったときなどは、マッチには点火してもろうそくには点火しないこともあった。

蓋をかぶせてから、しばらくすると炎は消える。
水槽には、水が入っているので、完全に密封できる。
この状態で、右のマッチに点火しても、ろうそくは燃えない。

　今日は、あいにくの雨。ただ、比較的空は明るい（簡易的な照度計で測ったところ約７０００ルクス。晴天時は１２０００ルクスぐらい）。
こういう天気では室内でスライドプロジェクターを使った方がいいかと思ったが、意外に外の方が明るい。

晴天なら、１時間程度で大丈夫なのだが、今日は用心のために４時間待った。
再び、実験室に持ち帰って、点火。

プリーストリーの実験の追試成功(^.^)

［その２］
　プリーストリーは、どうやって密閉容器中のろうそくに再点火したのでしょう。そこが謎です。
　もしかしたら、上から、普通に火のついたろうそくを差し込んだのではないでしょうか。
　多少、空気の出入りは生じてしまいますが、あまり影響はないようです。

水槽には水が入っているので、下からの空気の出入りはない。

　
約２時間、光合成をさせた。
こちらの容器の方が小さく、また、エン麦の量も多い。

ピントがぼけてしまったが、中のろうそくは燃え続けた。

［室内バージョン］
　室内でやる場合には、光量がかなり必要である。

工事用の５００Ｗの水銀灯をぎりぎりまで近づけても、その光量は７０００ルクスぐらいである。
しかも、光が一方向しか当たらないので、どうしても影ができる。
これだと６時間たってもろうそくに火はつかなかった。

そこで、さらにスライドプロジェクター（１００００ルクス）を上からあてて、４時間光合成させたら、ろうそくに火がついた。
２時間では火はつかなかった。

従って、たとえ雨でも空が明るければ、こんな装置よりも外の方が光合成速度は速いのだ。
室内では、なかなか植物が育たないのも頷ける。

プリーストリーの論文を読む限りでは、「…前年私が絶望した結果だったのであるが、成功した。」とあるように、失敗もしているようだ。
プリーストリーは、光の重要性には気がつかなかった。これに気がつくのはプリーストリーの実験を追試したインヘンホウスである。

単に、気がつかなかっただけかもしれませんが、この実験が晴天だけでなく曇天でも成功するから気がつかなかったと考えるのは考え過ぎかな。

Omnisサークル次回活動の予定
２００５年　８月？？日　於：？
もしかしたら、９月になるかもしれないけど、やりますよ！

　　参加自由。希望者は連絡下さい。　　ymorita@mb.infoweb.ne.jp

テーマ：プリーストリーの実験