科学は愛ですコミュのウニの歯は自動で鋭利化

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ウニといえば、トゲで覆われた“鎧（よろい）”で有名だが、実は口の方がもっと恐ろしい凶器かもしれない。岩に穴を穿つウニの歯は、それでいて切れ味が一向に衰えないのだ。

　なぜウニの歯は鋭利さを失わないのか。最新の研究で謎が解明されたという。将来はその仕組みを応用して、“自動鋭利化機能”を備えた道具を開発できるかもしれない。

　ウニは岩をえぐり、波や天敵から身を守る隠れ家を作る。研究チームは歯の鋭さを保つ秘訣を探るため、アメリカムラサキウニ（学名：Strongylocentrotus purpuratus）の長さ約3ミリの歯を詳細に分析した。

　高解像度のX線イメージング技術が明らかにしたのは、方解石（カルサイト）の結晶がモザイク状に組み合わさる複合構造だった。結晶は繊維状のものと曲面のあるプレートのような形状の2種類があるという。繊維とプレートは互いに交差するよう配置され、方解石のナノ粒子でできた超硬質のセメントが結合役を果たし、硬い結晶構造を形成している。

　結晶構造同士の間には、方解石よりもろい有機質の層があった。そして、先端にダイヤモンドが付いた超微細な探針でウニの歯をたたくと、この有機質層に沿って歯が折れることがわかった。

　つまり、ウニはあらかじめ歯の“弱点”を設けていて、ミシン目に沿って紙を切り取るように、所定の個所だけ簡単に分離するようになっている。歯は絶え間なく成長しており、切れ味の鈍くなった部分は定期的に捨てられ、先端は常に鋭利な状態が保たれる。これがウニの歯の秘密である。

　研究チームの一員でアメリカにあるウィスコンシン大学マディソン校の生物物理学者ピューパ・ギルバート氏は、「洗練された仕組みを、ウニは2億年以上かけて進化させてきた。人間が粗略に作った道具よりもはるかに高性能といえる」と話す。

　同氏は次のように続ける。「今回の発見を基に、非常に丈夫で破壊に対する耐性に優れたナノセメントや、先端が多層式でほとんど交換が不要なナノ研磨用ツールなどが開発できるかもしれない。」

　ただし、ウニの歯にはまだ不明な部分が数多く残されており、「有機質層の正確な構成要素」や「繊維と曲面プレートという2種類の結晶がそれぞれ果たす役割」などはわかっていない。「天然の生体鉱物は驚きに満ちており、学ぶべき点がたくさんある」とギルバート氏は語った。

今回の研究成果は、「Advanced Functional Materials」誌オンライン版に12月22日付けで掲載されている。