生物学的に活動的な魚の一種の発光器を研究している海洋生物学者は、光を単に戻すのではなく散乱させて方向を変える針状のグアニン結晶を発見しました。この発見は、より効率的な生物医学および光学装置にインスピレーションを与える可能性があります。
シグモプス・グラシリス。画像クレジット: Wu Quancheng / 台湾農業委員会水産研究所。
海洋生物の約 75% は発光器と呼ばれる特別な発光器官を備えた生物です。
彼らは、自分たちが発する光を、仲間を引き寄せたり、獲物をおびき寄せたり、捕食者を混乱させたりするなど、さまざまな目的に使用します。
生物の魚には、光の輝きに重要な役割を果たすグアニン小板と呼ばれる特別な結晶構造もあります。
すべての生物学的な魚は発光器と血小板を持っていますが、これらの生物学的構造の数、位置、形状は魚によって異なります。
新しい研究で、広島大学の研究者、岩坂正和氏は、深部の生物毛の発光胞における光制御機構を研究した。 シグモプス・グラシリス。
彼は、天然のグアニン小板の層が単に光を反射するだけでなく、複雑な方法で光を散乱させることを発見しました。
「調査船で深海魚を調べているうちに、実験室で作られた材料だけでは重要な知見は得られないことに気づきました」と岩坂博士は語った。
「この経験により、私は新しい方向、つまり現場で観察された未知の現象に触発されたバイオミメティクスを探求するようになりました。」
「私の観察とこれまでの研究の両方で、グアニンの結晶が一部の魚種の発光胞の表面に層を形成する可能性があることが示されています。」
「今回の研究では、強い異方性反射、つまり光が来る方向によって反射光が大きく変化することを確認しました。」
「これは、光の方向の制御におけるグアニン結晶のこれまで認識されていなかった役割を示唆しています。」
シグモプス・グラシリスグアニン血小板は、管腔器官の周囲に局所的に集まった針状の構造です。
光がグアニン結晶に当たると、その形状により光が散乱します。
「以前の研究で、私は金魚のグアニン結晶が小さな鏡のように機能し、そのわずかに傾いた方向によって異方性反射が生じることを示しました」と岩坂博士は述べた。
「対照的に、ここで研究されたアスペクト比の高い結晶はプリズムのように動作し、光を単に戻すのではなく方向を変えます。」
「それらの層状配置はフォトニック結晶と同様の特性を示します。」
層状の結晶性グアニン小板は、放出された光を単に戻すのではなく、漏れた光を最大化して再利用する高効率の生体模倣設計に関する洞察を提供します。
科学者らは、電磁石を使用してグアニン結晶のさまざまな方向をテストし、外部光源にさらしてさまざまな光角度の散乱結果を記録しました。
これらの小さな構造は水中で機能するため、研究からの洞察は埋め込み型生物医学機器の設計に役立つ可能性があります。
「深海では魚を捕まえるのは難しいですが、研究は非常に価値があります」と岩坂博士は語った。
「さまざまな魚種のグアニンを調査することは、バイオミメティクスの知識の宝庫につながるでしょう。」
結果は今週の雑誌に掲載されました バイオインターフェーズ。
_____
岩坂正和 他。 2026. 深海の剛毛口の発光性表面上のグアニン血小板によって誘導される生体模倣照明増強 シグモプス・グラシリス。 バイオインターフェーズ 21、031003;土井: 10.1116/6.0005382
