天然素材「バイオマトリックス」三態｜通信制高校のルネサンス高等学校

スーパーサイエンスコース担当の竹内です。理科室で偶然と、不思議な天然素材と遭遇することがあります。今日は、そのような楽しみをご紹介しましょう。実用化になるか否かは別です。ここでは、実体顕微鏡などで覗いて、何か新しいモノを見い出す力を鍛える素材にしてみたいと思います。

１）最初は、理科室で飼っていたバッタ（ツチイナゴ）の糞です。紡錘形をしたほぼ同じサイズの糞粒（フィーカル・ペレット）です。素材は、バッタがムシャムシャと食べていた雑草（エノコログサ）の葉です。排泄したばかりの糞粒を見て、らせん状に繊維が捻れていることから回転しながら糞をひり出していることは理解できました。しかし、一部を放置しておいた結果、生徒たちが驚くべき発見をしました。糞粒が乾燥したことで、繊維がほぐれやすくなり、糞の構造が丸見えになりました。それは、驚くべきことに、まるでワラを撚って作られた「しめ縄」のようでした。

しかも、長い繊維をキレイに折りたたむようにして消化管の間を通過することで、一定の形状に成型された糞粒が生み出されることが分かりました。あたかもバッタの消化管は、「自動寿司握り機」にも似た「自動糞粒製造機」です。バッタの消化管の蠕動運動として、この糞粒を成型する機械的な仕組みがなければ、バッタは腸閉塞（糞づまり）を起こしてしまうかも知れません。消化管の内壁から粘液を分泌し、消化管内を円滑に通過できるようにして排泄している模様です。

２）次は、水槽に生えてきた頑固な緑藻です（おそらくシオグサの類でしょう）。かなり強固な糸状の筒状の繊維を作ります。ただし、水槽からすくい上げて放置しておくと乾燥して、真っ白な粗い綿状の塊りになります。藻類の細胞質はこの強固なセルロース繊維で網状に編み込まれた筒状の細胞壁に収納されていたと思われます。非常に丈夫なため、削り取れる歯舌を持つ巻貝ぐらいにしか摂食されません。この手の糸状性緑藻は、最後まで執拗に生残する結果になります。

３）最後は、ワラの煮出し汁を保管したガラス容器の表面にできたバイオフィルムで、ブヨブヨした触感の「紅茶キノコ（コンブチャ）」に似た性状の酢酸菌由来の多糖類（ナタデココ）です。明瞭な紅色をしていることから、ベニコウジカビが混在して形成されたものと推測されます。位相差顕微鏡で観察したところ、編み込まれた菌糸とカビの（外生）胞子が観察されました。

自然がつくる天然素材を何と呼ぶべきか定かではないので、ここでは「バイオマトリックス」と仮称しておきます。バイオマテリアルは人工骨など人体に組み込むために適した素材を指しますし、バイオリソースとすると遺伝子まで含む生物資源の意味となります。

私たちが見い出した天然素材の先輩格は、カイコがつくる絹糸や綿花の種子から作られる綿糸、あるいは海綿動物が死んだ後に残すスポンジ状の骨格、あるいはヘチマの実を包み込む網状の繊維の袋があります。人類の文明史の中で先に発見されたこれら天然素材に勝る「お宝」発見は、なかなか容易ではありませんが、今後も「見張り」を続けます（文責：教育デザイン室長・竹内 準一）。

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画像・上段・左：バッタの糞粒（凍結保存中の標品と乾燥させ、ほぐした糞粒）、同・上段・中：シオグサの生体（左）、脱水して乾燥させた標品（右）；はめ込み画像は実体顕微鏡で拡大（✕４）、同・上段・右：シオグサを実体顕微鏡で観察している様子、画像・下段・左：ベニコウジカビの巨大集落（夾雑物を含む）、同・下段・右：ベニコウジカビの菌糸体（左、対物x10暗視野）、及び胞子（右、対物x40明視野）を位相差で検鏡．