何？ウニには歯がある？鉄柱40本以上も損傷した？

1953年、驚くべき報告が発表されました。米国カリフォルニア州の防波堤の40本以上の鉄柱の半分が破壊されたのです。これは大したことではないかもしれないが、これらの鉄柱を破壊した殺人者は、実はウニだったのだ。

さらに、この報告書は、人目を引くタブロイド紙ではなく、科学研究の最高峰である『サイエンス』誌によって発表された。

ウニ：実は私、ウニなんです！ Pixabay

鉄と石を「食べる」

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ウニは非常に優れた歯を持っており、岩の表面の海藻をかじります。時間が経つと、最終的には岩の表面に穴が開きます。この穴も便利です。ウニたちは波に流されないように、一つずつその中に身を潜めています。

鋼鉄の柱が海中に置かれた後、ウニが表面の酸化層を食い荒らし、金属が海水による腐食にさらされるようになった。錆びは鉄柱を腐食させ続け、穴だらけになり（深さ1センチのものもあった）、最終的に廃棄されることとなった。

ウニの歯はどれくらい強いのでしょうか？ヴィラノバ大学のマイケル・P・ラッセル氏を含むチームが実験を設計した。彼らはウニを小さなケージに入れて、中に石を入れました。半年後と1年後に、結石の凹み具合と体重減少を測定した。調査の結果、ウニはかじるのが非常に上手で、毎年中粗砂岩を32グラムかじることができることがわかった。

小さなケージに入ったウニ |マイケル・P・ラッセル他/ PLoS One (2018)

研究チームは野生のウニも観察した。1年以内にウニは砂岩に肉眼で見えるくぼみを噛めるようになった。この調子でいくと、5年以内にウニは自分が入れるくらいの大きさの穴を掘ってしまうだろう。しかし、花崗岩ははるかに硬く、ウニは100年以内に自分自身が生存できるほどの大きさの穴を掘ることはできないでしょう（もちろんウニはそんなに長く生きられませんが、次の世代のウニが古い穴を受け継いで掘り続けるかもしれません）。彼らの推定によれば、海岸1ヘクタールに生息するウニは、毎年200トンの岩をかじり取ることになるが、これは一部の川の堆積物の量に匹敵する。

ウニが生息する海岸 |マイケル・P・ラッセル他/ PLoS One (2018)

最も驚くべき動物の歯

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次の質問は、ウニは岩を噛むのに何を使うのかということです。

ウニの口は、おそらく動物界で最も奇妙なものである。口器は体の中に隠れており、かなり複雑な構造でランタンのような形をしています。アリストテレスは西洋世界で初めてこれを説明した人物であり、そのため「アリストテレスのランタン」と呼ばれています。ウニの口器の中には5つの顎があり、それぞれの顎の内壁に歯があります。 5本の歯は梅の花の形をしており、クレーンゲームの爪のように開閉できます。ウニはこの「爪」を使って岩の上の藻を掘り出します。

ムラサキウニ Strongylocentrotus purpuratus の歯 | Wilson44691 / ウィキメディア・コモンズ

カリフォルニア大学ジェイコブス工学部は、数多くのバイオミミクリープロジェクトを実施してきました。研究者たちは3D顕微鏡技術を使ってウニの口器の構造を分析し、その構造を模倣して穴掘り用の機械的な爪を作成した。ウニの歯の形状は圧力を軽減することができ、この機械的な爪が火星探査機で砂のサンプルを採取するのに使用できると研究者らは期待している。

ウニの歯を模倣したロボットの爪 |ジェイコブススクールニュース

ウニの歯は口の中で最も繊細な部分です。細長いが、断面はT字型をしており、マグネシウムを含む方解石の結晶で構成されています。マグネシウム含有量が異なるため、歯の各部分の強度も異なり、中心部の硬度と靭性が最も高くなります。歯の内部にある方解石の結晶には、細い繊維と湾曲した薄い板の 2 つの形状があります。外側の層は弱い有機物で包まれています。 2 種類の結晶が絡み合って固体全体を形成します。

ウニは複雑な口器、長いT字型の歯、内部に鉱物結晶の層を持っています。 | H. Espinosa 他/ 材料科学 (2019)

ウニの歯は硬いのですが、硬いものに常に擦れ続けると刃が鈍くなってしまうという未解決の問題があります。長い間磨いていると歯も磨り減ってしまうのでしょうか？

これはウニの歯の内部構造の巧妙さを示しています。ウニが硬い物を噛むと、サンドイッチクッキーを割るのと同じように、歯はより柔らかい有機層から折れます。そのため、歯の端がゆっくりと削り取られるのではなく、方解石の結晶が少しずつ砕け散り、歯は常に薄く鋭い状態を保つことができます。また、ウニの歯は内核が最も硬く、摩耗が最も遅く、外層はより摩耗するため、歯はどんどん薄くなっていきますが、常に鋭い「刃」の状態を維持することができます。

もちろん、ウニには凶暴な牙以外にも多くのものが備わっています。このとげのあるボールにも、とてもかわいい一面があります。

神奈川県水産技術センターは３年前、地元農家から廃棄されるキャベツの葉をウニの餌として与えた。当初の目的は、おいしい魚介類を太らせ、野菜の葉の無駄を減らすことでした。予想外に、ウニの群れが野菜をかじっている様子が面白かったため、ネット上で話題となり、かわいいウニのおもちゃを自作する人も現れた。結局のところ、ウニは見た目がとても愚かなので、ほとんどの人はウニがこれほど強力な歯を持っているとは想像もできないでしょう。

参考文献

[1] Espinosa HD、Zaheri A、Nguyen H、他。原位置摩耗研究により、ウニの歯の自己研磨機構における微細構造の役割が明らかになった[J]。マター、2019、1(5):1246-1261。

[2] アーウィン、マーガレット・コンスタンス。 「ウニが鉄杭を損傷する。」サイエンス118.3063（1953）：307-307。

[3] ラッセル、マイケル・P.、ビクトリア・K・ギブス、エミリー・デュワン。 「温帯のサンゴ礁に生息する穴形成性ウニによる生物侵食：歴史、速度、そしてより広範な影響」 PLoS One 13.2 (2018): e0191278.

[4] 馬玉容「ウニの歯のバイオミネラリゼーションに関する研究」中国化学会第27回年次大会第13回セッションの要旨（2010年）。

著者: リトルウォンバット

編集者: ピーピーシュリンプ

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