企画展　生き物に学び、くらしに活かす　―博物館とバイオミメティクス開催期間：2016年4月19日(火)～6月12日(日)

企画展　レポート

生き物に学び、くらしに活かす　―博物館とバイオミメティクス

講演  「海洋生物とバイオミメティクス」

国立科学博物館 動物研究部　篠原 現人先生

国立科学博物館（東京・上野）

「次に映像をみていただきます、これは、ツマグロ、という遊泳性のサメです。サメの動くシーンの映像ですが、簡単に手に入るということで、工学系や生物系の研究者にバイオミメティクスにこの様な生物についてよく調べることができる様になりました。」

 

「工学系の研究者とサメ肌の研究をしているのですけれど、工学系の人とはなしをしているとみずを得た魚の様にリクエストがたくさんあるのです。このサメの皮膚が見たいと、ただサメを入手するのは難しいのです。それでも、リクエストはあるのです。」

 

「でも、ちょっと視点を変えると入手しにくい、生物以外でも表面構造を研究できる素材がわかることがありある。」

 

「もちろん工学系の方は気づいていないのですが、例えば、川を遡上する鮭ですね、サメとかカジキは自分で泳いで、早く泳ぐ、実は川を上ったりもしくは滝を上ったりする魚もいるのですね。そのようなものを利用すると、同じように流体抵抗が少な皮膚構造とかです形なんかが分かるわけです。」

「カジキも入手しにくく、当館でも研究に買うこともあります。クロマグロを買うこともありますが購入費が高額になってしまうこともあります。

しかし、鮭などの生き物に変えることで容易に流体抵抗などの研究をできる状況にあります。」

 

「そしてバイオミックカーといいますが、気になっていたかたもいらっしゃったと思います。これは、ベンツがつくったコンセプトカーなので販売はしていなくて一台しかありません。」

「これは、ハコフグの形状を真似た車です。」

「ハコフグの泳ぐシーンをみながらはなしをしたいと思います。4年前に研究を始めたのですが、それまでバイオミメックカーを知りませんでした。」

「ハコフグは流線型を持っている。」「初めは、なんでハコフグがと思っていました。皆さんの中にも何で車の原型になるのか、思っている方もおられるかもしれません。」

「魚類学会でもなぜという声が聞かれました。」

「ハコフグは鈍い印象があるがあるのですね。」

 

「ただしハコフグは巧妙で、軽妙に泳ぐのでなかなか捕まえられない。」

 

「あらためてみると、泳ぎも達者であることが工業系の研究者との共同の研究でわかったわけです。」

 

 

 

 

 

 

 

 

 

オニズカのタイガーシューズ（バスケットシューズ）

 

「私がかかわって感動したのがこのバスケットシューズです」

「どうしてバスケットシューズを展示しているのと思われているかもしれませんが、これは、60年ぐらい前、これは　初期モデル、鬼塚とうのはアシックスの全身で当時の社長さんの名前です。戦後この社長さんが人のためになりたいということで、そのときスポーツのためにできないか、で当時バスケットシューズは非常に開発が難しい。」

「バスケットがかなり、止まったり走ったり激しいスポーツすね。で、難しいから挑戦したんですね。」

そして鬼塚社長は、現場の人、高校に行って意見を聞いていたとのことですけれど、どうしたらいいか悩んでいた、そんな時タコの足をみてふと思いついた。」

「靴底がタコの足をイメージしていて、海洋生物のバイオミメティクスの中で非常に息の長い大成功の1つではないかなと思っています。」

「今現在も使われ続けられています。」

「これは、日本館にかるミズタコの吸盤のプラスティクネーションですけれども、筋肉質で複雑な構造をしています。」

「全体が筋肉でできていて、中を解剖すると向きの違う3種類の筋肉がある。

これで構成されています」

「鬼塚社長は、全体の形をみてシューズをつくりました。」

「いま工学系の人にいわせると、吸盤はすごいというのです。」

「タコはどんなところにもくっつきますよね。それが岩や曲面とか水中の中にくっつく、でその理由、は非常に簡単で、ここの筋肉が柔らかいだけらしいのです。ただあれだけ自由にくっつくのは、工学系では夢の様なことである。」

 

吸盤のバイオミメティクス

 

「水中の中でものをくっつけることは非常に苦労しています。」

 

「吸盤で脱着ができる。着けたり外したりというのは今の工学では作ることができないのですね。しかし吸盤を研究して水中でくっつくものがこれからできるのではないかと思っております。」

「私は魚類の研究をしていますが、今回ウバウオという小さな魚を展示しました。」

「ウバウオはハゼに似ていますがハゼではありません。」

「海藻の中や岸にいて海藻のところにくっついたり、石の上にピタッとくっついたり。」

この魚を今回展示したのは、今現在この様な曲面にくっつく吸盤という人工物はありません、ただしこの魚いとも簡単にくっついたり離れたりするのです。平坦なものにくっつくものはありますが、曲面はないのです。」

 

「今まさに工学系のかたと研究しているものです。」

「これがウバウオの吸盤です。」「これが腹ビレ、なんですね。」

「腹ビレが変形して吸盤になっているのがウバウオですが、ハゼとは違う構造になっている。」

「くっつくまるいものを、走査顕微鏡でみるとたくさん毛が生えている。

この拡大がしたのがこの図です。最初にヤモリの話をしましたがまさしく、同じ様な毛が生えていたのです。」

 

「形をみてみよう」

「ハコフグはこんな形をしています。これは海岸などに打ち上げられているものがあるのですけれども、この殻をみてみましょう。

ハコフグは外側だけ残る、そしてこうらが特徴である。このこうらが車の開発に非常に向いていたと。」

「つまり頑丈である安全性ですね。それが工学系からのキックバックですね。」

「これは、6角形のウロコがくっついて金槌で叩いでも割れないぐらいの硬さなのです。そしてハニカム構造になっているのです。魚以外にも出てきますが、非常に形を強くする構造だと知られています。これがハコフグにはあるのですね。

「「ハコフグを利用できれば、安全な乗り物ができる。サメやマグロの様な車はありえない、実際に人が乗るとすると

自然にハコフグの形、いわゆるボックスカーですね。」

海洋生物ととバイオミメティクス

 

国立科学博物館 動物研究部、篠原 現人先生の講演会テーマは「海洋生物とバイオミメティクス」だ。展示で紹介し解説されていたものをより詳しく紹介していくと共に、今後の研究課題を海洋生物の吸盤、硬化などのワードをヒントにして講演された。

 

ここでは、先生の講演の内容を順に紹介していこう。

 

バイオミメテシクス技術で期待される魚類

 

「バイオミメティクスの中でも魚類は重用ですが、今回の講演では魚類を含めた海洋生物について話をしていきます。」

「この写真は電顕、電子顕微鏡の写真です。これはガラパゴスガメ、カスザメ、そしてこれは、サギフエというさかなです。」

「この様な電顕という機器を使い生き物を見直すことで実に多様な構造や形をしていることがわかります。白いバーのサイズが200μmです」

「当館では工学系の研究者と一緒になって生き物を、工学的に利用できないかということでいろいろ調べていて。こういう画像が集まってきています。」

「この様な情報を工学系の人と集めて研究しているのです。」

 

バイオミメティクスとは

 

「最初に、バイオミメティクスの簡単なはなしをします。簡単にいうとまねることです。こちらにある本は、生物をまねた新素材、夢の向こうへ高機能素材への挑戦という本です」

「この写真でみられるのは、モルフォチョウ、アマゾンにいる塗料を使わないで、青い色や赤い色など出すことができます。」

「さらに塗料を使わないことで環境に優しいですね。」

「この手はヤモリです。ヤモリはご存知の通り、壁や天井を這い回りますね、これをまねした工業製品ができています。ゲッコーといいます。」「ゲッコーはヤモリの学名

なんですけれども、テープです。」「ヤモリテープで人間が壁を這うことはできませんが、小さなものなら張り付くことができるものです。」

「これを可能にしているのが、ヤモリの足の部分に生えている、非常に細かい毛」

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

皮膚から学ぶ

 

「皮膚から学ぶというタイトルをつけていますが、上からガラパゴスザメとメジロザメの仲間です。想像できると思いますが早く泳ぐことができるのです。

「このサメ皮膚、サメ肌水着って聞いたことありますよね、レザーレーサーという水着だったのですが、そのモデルになっているのがサメ肌です。」「ということで水着に使用されている。」

 

 

 

 

 

 

 

 

 

「展示場ではカジキの皮膚をヒントにした株式会社ミズノの水着をお借りしてみていただいています。」

「サメのウロコをあまりみたことがないと思いますので、ちょっと特殊機械を使って、ご覧いただこうと思います。」

先ほどは電子顕微鏡で撮ったのですが、電子顕微鏡以外に、医療現場で使用された、からだを輪切りにしたでみることができるCTで撮った映像をみてください。」

 

「ウロコが非常に小さいです、ウロコ一つは0.5mmしかない様なサイズのもので、これがサメのウロコです。」

「サメのウロコには神経が入って歯に似ています。」

「歯の中にも神経が入っているのです。それで歯の起源はウロコだったといわれています。」

「口にあったものが全身に広がってウロコになっていったことがサメの構造からわかっていますが、今特殊な機械を利用することで。今まで以上にじっくり見ることができる状況になっています。」

「これを見つけたとき、最初に紹介したヤモリの毛と同じ分子間力でと思っていたんですけれど　分子間力は空気中であれば効くんですけれども、水中ではきかないことを指摘されたのですね。」

「何でこんな毛があるのか、今現在、アメリカの研究者が発表したのですけれども、この様な細かい毛はスリップをさけるために、つまり、吸盤が離れるのはスリップするからだと、それをおさえるためこの様な毛が役立っているのだということです」。

「結果としては、あまり面白い結果ではありませんが、私がバイオミメティクスにかかわりたいと思ったのは、よくわからない構造を生物は、もっている、そういうところが一つ一つわかればいいなとおもってやっています。」

「この様に電顕を使ってわかった結果について満足しています。」

 

 

 

 

「それから工学系の研究者は、こんなことにも注目しています。これはキンメダイですが、キンメダイの眼は反射します。」

 

「魚の目の断面はこれです。」

「魚の眼は基本的には人間と同じ眼をしています。違うのは水晶体が固定されて変化しないことなのです。」

「それから光るものは、人にはありませんが、タペータム（反射板）といわれる鏡の破片の様なものがついている。これによって入ってきた光をここに網膜がありますが、もう一度戻して無駄なく使うことが出来る。」

 

 

 

 

 

バイオミメティクスのヒント

 

「次に、バイオミメティクスのヒントです」

「高速で泳ぐ魚でマグロとトビエイ、トビウオはすこし特殊で水面から飛び出て泳ぐ魚がいますよね。硬いからだを持った魚は、例えば自動車とか家とかそうゆうものに応用できる。」

「それから今回、展示にも使っていますけれども、展示にも使っている防汚を研究すればあまり汚れない。専門的には防汚といいますけれども、こういうものを研究すれば、あんまり汚れが付かない、例えばタイル、とか家の外壁に使うことが出来る。」

企画展に紹介されている海洋生物から

 

「今回私が担当している海洋生物ですが、あらためて企画展の中の海洋生物を上げるとフナクイムシこれは二枚貝です。」

「これはバイオミメティクスの中でも古い時代から知られているシールド工法です。」

「トンネルはドリルみたいなもので穴をあけますよね。フナクイムシは木などに穴をあけるのです、それが応用されています。1800年頃から使われている。その時にシールド工法が開発されてその基になっているのがフナクイムシ。」

 

「それから、この先は、実際製品になっている成功例を上げています。貝、カジキ、ザトウクジラ、タコ、ハコフグ、魚群です。」

「それぞれ、水着や、回転翼、バスケットシューズ、や自動車、交通の方法に応用されている。もしくは、近々応用されていくだろうという例を挙げています。」

 

「下の3つはこれから実際工学系の研究者が興味を持ってやっているというもので、カイロウドウケツカイメン、ウバウオ、サメです。展示の中に詳しく解説されているので、ここでの詳しい解説は行いませんが、今回は赤で括った、水着にかかわること、タコ、ハコフグ、吸盤の4つに焦点を当てて主に解説したいと思います。」

「下はクロマグロですけれど、マグロも早く泳げるのです。サメの場合はウロコが重要なのです。まぐろは、うろこではなく皮膚が非常に水になじみやすい。」

「専門的には親水性といいますが、そういう構造を持っていることでマグロが早く泳ぐことができる1つの要因ではないかと。」

「もちろん、サメやクロマグロの形、この形が優れているから、抵抗が少ないといえるのですが、この形状抵抗が9割ぐらいスピードを決めて、残りの1割が表面構造によって軽減される。影響があるといわれています。」

「水着や船舶なので抵抗を減らせば格段に、莫大な省エネができるという状況があるのですね。それで、皮膚構造などにこだわった製品が出来ているのです。」

「その毛の直径は非常に細かく。それだけ細かな毛などを壁などにくっつけると、分子同士が引き合う現象が起こる。分子間力があるのです。そのような力が働く世界でヤモリは壁にくっつくことが分かっています。」

「他にも吸盤を持った魚はいます。これはダンゴウウオです。小さな2センチぐらいの魚なのですけれども。やはりパットがありますね。」「これも細かい毛が生えていますよね。私は当初タイヤにつけるのではいかと、雪道なんかの雪をかむようなタイヤのみぞに応用できるのかなと思ったのですけれども。まさしくスリップをさけるという意味では応用できると思っています。」

「これはいろんなところに出てくる、それはタペータム自体は、いろんな生き物にみられます。」「キンメダイは深海性のものですけれども、例えば猫、それと夜行性の哺乳類をもっています。」「ただ猫を捕まえたり、夜行性動物を捕まえたりして眼を見ることはちょっとあれですよね。」「ただ、魚のような実際食べているようなものであれば、工学系にとって非常に魅力的な材料なわけです。」

「猫を捕まえてみることができないが魚など材料は魅力的である。」