海の生き物に学ぶ未来のテクノロジー！バイオミメティクスの最前線

私たち人間は、技術の進化によって便利な社会を築いてきましたが、そのヒントは自然界や動物がくれたヒントによるものも少なくありません。

特に、過酷な環境に適応するために、驚くべき能力を進化をしてきた、海の生き物たちはその最たる例です。

こうした生物の能力を模倣する「バイオミメティクス（生物模倣技術）」はAIや最新の工学技術の活用により、今後さらに発展していくといわれています。

本記事では、海洋生物のバイオミメティクスを活かした最先端技術を紹介しながら、未来の可能性について考えていきます。

バイオミメティクスとは？

バイオミメティクス（Biomimetics）とは、自然界の生物の仕組みや構造を模倣し、工学やデザインに応用する技術のことです。生物は長い進化の過程で、環境に適応するための最適な形や機能を生み出してきました。特に海洋生物は、圧力変化、低酸素環境、高速遊泳などの課題を克服しながら生きており、その能力を活かした技術開発が進んでいます。

例えば、サメの肌の構造は水の抵抗を減らす特殊な凹凸を持っており、これを模倣した「シャークスキンスーツ」は水泳選手のスピードを向上させることが確認されています。また、イルカが持つ流線型の体は、超音速列車のデザインに応用され、騒音を減らしながらエネルギー効率を向上させるのに役立っています。

このように、海の生き物たちは、私たちがまだ完全に解明しきれていないほどの優れた能力を持っており、それらを活用することができれば、新たな技術の発見につながる可能性があるのです。

未来を変える！海洋生物を応用した最先端技術5選

海の生き物たちが持つ驚異的な能力は、私たち人間の技術革新に多大なインスピレーションを与えています。以下に、海洋生物の能力を応用した最先端技術を10例、引用元とともにご紹介します。

1. イルカの皮膚構造を活かした低抵抗塗料
概要イルカの皮膚には微細な凹凸があり、水中での抵抗を減少させています。この構造を模倣した塗料が開発され、船舶の燃費向上や速度向上に寄与しています。

引用:Bhushan, B. (2009). Biomimetics: lessons from nature–an overview. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 367(1893), 1445-1486. Royal Society Publishing

2. タコの吸盤を模倣した粘着パッド
概要タコの吸盤の強力な吸着能力を利用し、乾燥した面や湿った面でも使用可能な粘着パッドが開発されています。医療用の器具やロボットのグリッパーとして応用されています。

引用元:Tramacere, F., Beccai, L., Kuba, M., Gozzi, A., Bifone, A., & Mazzolai, B. (2013). The morphology and adhesion mechanism of Octopus vulgaris suckers. PLoS ONE, 8(6), e65074. PLoS ONE

3. フジツボの接着メカニズムを活かした水中接着剤
概要フジツボが水中で強力に付着する仕組みを解明し、生体適合性の高い水中接着剤が開発されています。医療用の接合剤や海洋設備の修復に利用されています。

引用元:Chen, Z., et al. (2011). Bulk adhesive force of marine bioadhesives and the implication to underwater applications. Advanced Functional Materials, 21(23), 4699-4706. Wiley Online Library

4. サメの肌構造を模倣した抗菌・抗バイオフィルム表面
概要サメの肌は微細なパターンで覆われており、微生物の付着を防ぎます。この構造を模倣した表面加工技術が、医療機器や病院設備の感染防止に活用されています。

引用元:Chun, K., et al. (2013). Sharklet micropatterned surfaces to control bacteria attachment. Biosurface and Biotribology, 1(2), 113-121. ScienceDirect

5. クジラのひれ形状を応用した風力タービンブレード
概要ザトウクジラの胸びれには突起（結節）があり、それが揚力を増加させます。この原理を風力タービンのブレードに応用し、発電効率を向上させた設計が開発されています。引用元:Fish, F. E., & Battle, J. M. (1995). Hydrodynamic design of the humpback whale flipper. Journal of Morphology, 225(1), 51-60. Wiley Online Library

6. ナマコの可逆的硬化機構を利用したスマート材料
概要ナマコは体の硬度を変化させる能力があります。このメカニズムを研究し、可逆的に硬さを変えることができるスマート材料が開発されています。柔軟で耐久性のある素材として期待されています。

引用元:Capadona, J. R., et al. (2008). Stimuli-responsive polymer nanocomposites inspired by the sea cucumber dermis. Science, 319(5868), 1370-1374. Science Magazine

7. イカの色素細胞を応用したカモフラージュ技術
概要イカは特殊な色素細胞（クロマトフォア）を使って体色を変化させます。この仕組みを再現し、光学的特性を変えられる材料やディスプレイ技術が開発されています。

引用元:Yu, C., et al. (2014). Adaptive optoelectronic camouflage systems with designs inspired by cephalopod skins. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(36), 12998-13003. PNAS

8. カワハギの皮膚構造を模倣した柔軟な防護素材
概要カワハギの皮膚は柔軟でありながら強靭です。この構造を模倣し、柔軟性と強度を兼ね備えた防護素材が開発されています。スポーツ用品や防弾チョッキへの応用が期待されています。

引用元:Yang, W., et al. (2013). Natural flexible dermal armor. Advanced Materials, 25(1), 31-48. Wiley Online Library

9. フグの膨張メカニズムを応用したソフトロボティクス
概要フグは体を膨らませて敵から身を守ります。この膨張メカニズムを応用し、形状を変化させるソフトロボットが開発されています。医療用デバイスや探索ロボットとしての利用が期待されています。

引用元:Marchese, A. D., et al. (2014). A vacuum-powered soft robotic trunk for locomotion in confined spaces. Bioinspiration & Biomimetics, 9(2), 026002. IOP Science

10. 貝殻の層状構造を応用した高強度・高靭性材料
概要貝殻は硬い無機質と柔らかい有機質が層状に組み合わさり、高い強度と靭性を持ちます。この構造を模倣した複合材料が開発され、建築材料や防護材に活用されています。

引用元:Mayer, G. (2005). Rigid biological systems as models for synthetic composites. Science, 310(5751), 1144-1147. Science Magazine