中高生と“いのちの不思議”を考える─生命科学DOKIDOKI研究室

クモの糸はなぜあんなに丈夫なのか、ヤモリはなぜツルツルの壁を登れるのか、コウモリが暗闇を自由に飛び回れるのか・・・私たちの身の回りのさまざまな生物を観察すると、実に不思議な力が備わっていることに驚かされる。こうした生物に備わっている力をまねて、新しい技術を生みだすことを「バイオミメティクス」という。「バイオ」は生物や生命、「ミメティクス」は模倣という意味で、その2つの単語をあわせた言葉だ。
生物のまねをして技術を創りだすという発想は、古くから存在していたようだ。今から500年以上も前に、レオナルド・ダ・ヴィンチが描いたヘリコプターも、トンボが空中に停止する様子をヒントにしたものだともいわれている。19世紀には木造船に穴をあけるフナクイムシに着想を得て、フランス人技術者ブルネルが崩落を防ぎながらトンネルを掘り進むシールド工法を考えだした話はあまりにも有名だ。
「バイオミメティクス」を積極的にものづくりに活かしていこうと提唱したのは、アメリカの神経生理学者オットー・シュミット博士である。博士は1930年代にイカの神経系をモデルにして、入力信号のノイズを除去する電気回路をつくりだした。
その後、1970年代以降、昆虫の飛翔をまねたロボットやコウモリの超音波を利用したレーダー、イルカのコミュニケーションにヒントを得たソナーなど、機械工学の分野をはじめ、近年は、生物学とナノテクノロジーが連携した新素材開発の分野で、多彩な成果が次々と登場してきた。たとえば、中南米に生息しているモルフォチョウの発色をまねた繊維が、ある繊維メーカーでつくられた。モルフォチョウは「生きた宝石」と呼ばれるほど美しい金属的な光沢のある翅を持っているが、これは色素によるものでなく、翅の鱗片の表面が規則正しい凹凸になっていて、見る角度や光の強さによって青く輝いて見えたり、光沢が消えて茶褐色に見えたりする。こうした色彩のことを構造色というが、開発された繊維も、屈折率が異なるポリエステルとナイロンからなる多層構造を持ち、見る角度によって赤・緑・青・黄と異なる色に見える。繊維そのものを染めたわけではないので、脱色も変色もしないという特性があり、インテリアや車のシートなどに活用されている。
これは、バイオミメティクスのほんの一例に過ぎない。生物をまねたテクノロジーの研究者は、新しい可能性を切り開こうと闘志満々、研究に取り組んでいる。

▲ 生きた宝石といわれるモルフォチョウ。美しい青色は、羽の燐粉表面の凹凸構造によるもの

▲ 500系新幹線はカワセミのくちばしにヒントを得て設計された

▲ クモは同じ太さで比べると、スチールワイヤーと同じくらいの強さを持っていて、直径4cmのクモの糸があれば、ジャンボジェット機を持ち上げることができるといわれるほどだ