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はい、みなさんこんばんは。こんにちは。元、公立高校理科教諭のちょぼ先生です。ちょぼっとサイエンスのお時間となりました。
ちょぼっとサイエンスでは、みなさんにちょこっと、ちょぼっとサイエンスに触れていただいて、科学的思考力を身につけて理系頭になっていこうということを目的に配信しております。
ということで、今日ですね、庭仕事をしておりまして、のびにのびきったですね、草をですね、むしっていましたら、
ダンゴムシが出てきましてね。ダンゴムシってね、みなさん見たことあると思いますし、なんとも言えないね、鎧のような殻がですね、
なかなかですね、この子供心をね、くすぐるですね、かっこいい姿をしてるんですけれども、今日はですね、ダンゴムシの話をしたいんですが、
ダンゴムシをね、飼ったことがある人はですね、虫かごに石を一緒に入れておくといいよ、みたいなことをですね、教わった人もですね、
多いんじゃないかなというふうに思うんですけども、実はですね、ダンゴムシは石が大好きで、隠れ家として、石をひっくり返すとダンゴムシが出てきますよね。
隠れ家としてだけじゃなくてですね、石をかじったり、なめたりする習性があることが昔から知られてたんですね。
今日のお話の本題なんですけども、ごく最近ですね、筑波大学の研究チームがめちゃくちゃ面白いことを発表したんですね。
このダンゴムシが石をかじったり、なめたりするわけですけども、それはなんでかというとですね、かっこいい装甲のような鎧のような殻がですね、石をかじったりなめたりすることによって、
その成分を使って、殻を作り出してるんですけれども、ここが面白くて、食べた石をそのまま使っているわけじゃなかったというですね、
生物の神秘みたいな、生き物の神秘みたいなお話なんですけども、そちらの方をご紹介していきたいなというふうに思います。
このダンゴムシの背中ですね、見た目は黒っぽくて硬そうですよね。
でもね、触ってみると硬いけどちょっとしなやかで、ちょっとなんか弾力もあるなみたいなね。
硬いだけじゃないみたいなね、丸くなることができますから、ある程度ね、硬さだけじゃなくてしなやかさも備えていないと丸々ことができないですよね。
これまでの研究でダンゴムシの殻はですね、4つの層に分かれていることがわかっているんですね。
外側、見た目の黒いところですけども、外側はですね、硬くて安定したカルサイトというですね、炭酸カルシウムの結晶が多くて、まさに鎧の部分なんですね。
内側というのがアモルファス炭酸カルシウム、アモルファス炭酸カルシウムというですね、まだね結晶になりきっていないふわっとした構造がたっぷりしておってですね、
これがですね、クッション材のような役割をしていて、衝撃を吸収して殻が割れにくくなっているんですね。
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つまりですね、硬さと柔軟さを兼ね備えた、触ってみた感じと一緒ですよね。
硬さと柔軟さを兼ね備えた構造をしているということがね、わかっているんですね。
ここでね、気になるのがですね、ダンゴムシの殻を作る材料が何なのかということなんですよ。
ダンゴムシがですね、先ほども言ったように、石をかじったりとか、なめたりするのは知られていたんですけども、
それをそのまま殻に使っているのか、それとも一度体内でダンゴムシ仕様に組み替えているのかどうかというのはですね、実はね、これまでよくわかってなかったんですね。
で、もしもそのね、食べた石をダンゴムシ仕様に変えているということならばですね、
ダンゴムシの殻はただの外骨格じゃなくて、生き物が鉱物を巧みに加工して作るハイテク材料ということになりますよね。
なんだかね、このSFAが出てきそうなことですけども。
で、このね、筑波大学の研究チームはですね、以下のような実験を行ったんですね。
3種類の石を食べさせたということなんですけども、一つ目がですね、カルサイト、これ外側の成分ですね。
石灰岩や大理石の主成分で炭酸カルシウムでできていると。
2つ目がアラゴナイト、これも炭酸カルシウムなんですけれども、原子の並び方がカルサイトとは違う別バージョンで、貝殻とか珊瑚、真珠に含まれているんですね。
3つ目が石塩ですね。水晶とも言いますけども、マニ酸化ケイ素でできた鉱物で、砂や岩石に普通にあるけれども、殻作りに必要なカルシウムはゼロということで、
この3つの石を飼育のところに入れてですね、他は同じ条件で、材料の種類は石の種類を3つそれぞれ入れたやつに、他は条件一緒でダンゴムシを入れて飼育したと。
60日間飼育して、その後ダンゴムシの殻をじっくり調べてみたということなんですね。
結果なんですけども、まず最初にわかったのは、石の種類で殻の育ち方が全然違うということがわかってきたんですね。
石塩を食べたダンゴムシ、これは二酸化ケイ素でできた鉱物ですね。石塩を食べたダンゴムシは、殻があまり厚くならずに、全体的に頼りない、柔軟性だけ、硬さがないみたいな、そういった殻の構造になったわけなんですね。
カルサイトやアラゴナイトを食べたダンゴムシは、外側も内側もきちんと発達した、しっかりした殻になったと。
つまりダンゴムシは、石なら何でもいいわけじゃなくて、殻を作るには炭酸カルシウムという材料が必要だということが、はっきりこの実験からわかったということなんですね。
この驚いたことに、結果2つ目が、結構驚いたことになっているんですね。
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研究チームが放射光X線解析という方法で、出来上がった殻の中の結晶を詳しく調べてみたところ、なんと全てカルサイトだったんですね。
石を入れた2種類目のシークケージの中に、同じ炭酸カルシウムだけど文章の並びが違うアラゴナイトも入れてるやん。
じゃあアラゴナイト食べたのに、アラゴナイト全然検出されないんですけれども、全部カルサイトだったんですよ。
いや、アラゴナイトの石全部入れたのにな、しか入れてないのに、なんでカルサイトの成分出てきたっていうね、ちょっとびっくりじゃないですか。
どういうことかというと、ダンゴムシは食べた鉱物をそのまま使っているわけじゃなくて、体内で一旦別の状態にした後、最終的にカルサイトという形に導いていることを示してますよね。
分子レベルの並び方を生き物が変えているという、あんな小さなダンゴムシに精密機械のような仕組みが備わっているということなんですね。
詳しいところまではまだまだわかってないんですけども、今のところ最も有力な説は有機物の足場ということなんですね。
生き物が殻を作るとき、ただ適当に鉱物を並べているわけではなくて、ちゃんと生き物側が用意したような型枠みたいな、型盤みたいなものが、ような仕組みの中で結晶を育てているということがわかっているんですね。
ダンゴムシの殻の中には、鉱物だけでなく、タンパク質とか糖類などの有機物が網目のように入り込んでます。
この有機物のネットワークが、カルサイトが育つのにちょうどいい環境を最初から用意しているんじゃないかというふうに考えられているということなんですね。
私たちがプリントを作るときに型を使うのと同じで、その型の中にいろんな有機物が入れて、鉱物を入れて、ちゃんとカルサイトを作っているということなんですね。
ダンゴムシはアラゴナイトをまるごと使っているわけじゃなくて、体内で一度運びやすい小粒みたいな材料を解体して、新しい殻を作る、カルサイトを作るように組み替えて、外側のカルサイトの殻を作っているということなんですね。
自分が作りたい結晶だけを作れるようにしている、その型の中にはめ込んでいくというような、分子制御というか精密機械のような職人技みたいなことをダンゴムシはしているということなんですね。
この研究、ダンゴムシはすごいけど、何の意味があるのかと思うかもしれませんが、これは生物学の枠に留まらず、材料科学の話になってきますから、素晴らしいことが発展していくんじゃないかと言われています。
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自然界には高温や高圧を使わずに、必要な場所にだけ材料を配置して無駄のない構造を作り出す職人技がたくさんあると。金属を加工したりするときに、めちゃくちゃ高温で熱したり、叩いて曲げたりしているけれども、そんなことをしていないです。ダンゴムシは。
太陽が1000℃とか2000℃になるわけじゃないですし、ちょっと型枠にちゃんと分子制御を組み替えてカルサイトを作っているって、すごいことだと思うんですよ。軽くて硬くて、それでいて割れにくい、そんなに理想的な構造を生き物はどうやって作っているのかというところが、最近流行りのバイオミネティクスと言われているんですね。
生物の仕組みを真似たバイオミネティクス材料の開発に、このダンゴムシの研究がつながるかもしれないということなんですね。小さなダンゴムシの背中で起きていることが、未来の新素材の設計につながっていく、そんなワクワクする研究だというふうに、皆さん思いませんか。
そんなことしてたなんて、そのからにはここまで素晴らしいロマンが詰まっているというところで、今後の研究の発展を願うばかりです。ということで、今日はこの辺にしたいと思います。それではさよなら。バイバイ。
