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自然から学ぶアイデアの源泉 ネイチャーテック


圧力に弱い?オジギソウ

ヒントとなる自然:植物(オジギソウ)

<写真>複雑なメカニズムを持つオジギソウ
Creative Commons

何がすごいの?

オジギソウはマメ科の植物で、熱帯アメリカではその繁殖力の強さから広い範囲に分布しています。日本でもよく見かける植物です。葉を触って遊んだことがある人はご存知のように、鳥の羽のように一列にきちんと並んだオジギソウの葉を触ると、お辞儀をするように葉がパタパタと折りたたまれます。

私達人間を含む動物は筋肉があるので、屈折運動も簡単にできます。しかし、筋肉を持たないオジギソウは一体どうやって葉を折りたたむのでしょうか?

オジギソウの葉のつけ根には、丸い葉枕(ようちん)と呼ばれる水でふくれた細胞があります。この細胞の圧力が下がると(水がなくなると)葉が折れるのです。

葉っぱを食べるバッタが上に乗ると、その刺激によってオジギソウの葉は折りたたまれるので、バッタは葉を食べることができません。しかも、オジギソウが全ての葉を折りたたんだ後には、無数の鋭いトゲがむき出しになります。このトゲで確実に昆虫を追っ払うことができるのです。

葉に触れるとお辞儀をするように葉が折りたたまれる

葉に触れるとお辞儀をするように葉が折りたたまれる
Photo by Fayez Closed Account.
Creative Commons

どうやって役立てるの?

昆虫記を書いたファーブルや、進化論を唱えたダーウィンも不思議に思ったオジギソウのお辞儀の仕組みは、葉が次々と順々に折りたたまれたり、折りたたまれた後には自動的に元に戻ったりと、よく観察してみると非常に複雑なものです。このメカニズムを解明すれば、それをヒントに無電源で動く機械の開発ができるかもしれません。

どんな研究をしているの?

オジギソウに触って刺激が与えられると、塩化物イオンが運ぶ電流によって活動電位が発生します。この電流信号が葉のつけ根にある膨れた葉沈に届くと、葉沈の内部にある液体の下半分が排出されます。そして上半分の葉沈の水は下へ移動し、空になった上半分は、水を吸う事で葉が折れます。

どんな技術開発ができる?

葉沈の水の圧力の変化によって屈曲をするオジギソウをヒントに、先端が湾曲する内視鏡が試作されました。内視鏡の曲がる部分は、三つに分かれた弾力のある膜によって覆われていて、流耐圧によって軸方向を伸張させることで曲がります。

また、オジギソウの屈折は、触れたりするような機械的な刺激以外にも、光や熱の刺激にも敏感に反応することが分かっています。神経をもたないオジギソウの刺激伝達メカニズムの解明は、機械の伝達機構改良のヒントとなるかもしれません。

<参考文献>
柴岡孝雄著「動く植物」東京大学出版(1981)
Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers 97(902) pp.56-59 19940105

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