自然豊かな、山形県鶴岡市。
ここで今、ある画期的な製品が開発され、世界の注目を集めています。
慶應大学発のベンチャー企業が、ある生き物をまねた、特別な素材を作ることに成功したのです。

バイオベンチャー企業　関山和秀社長
「人工的に作ったもので、クモの糸です。」

この青い糸は、クモの糸の構造をまねて、人工的に作り出したものです。

実験では、ナイロンより高い伸縮性を実現。
さらに強度は、鋼鉄製の糸の２倍にも達することが分かりました。
この糸をシート状に編んで、自動車のボディーなどに使えば、従来より軽くて丈夫な車を造ることも可能といいます。

バイオベンチャー企業　関山和秀社長
「クモの糸が作れるなんていうのは、たぶん普通に生活していたら、そういうことにはならないと思いますし。
発表したときに懸念したのは、信じてもらえないんじゃないかと。」

クモの糸は、以前から優れた性質を持つ夢の繊維として、注目されてきました。
クモが出すさまざまな糸の中でも、ぶら下がるときに使う糸は、特に強さと伸縮性を兼ね備えています。

その秘密は、分子レベルの構造にあることが分かってきました。
主な成分は、フィブロインと呼ばれるたんぱく質で、硬い部分と軟らかい部分が並んだ構造をしています。
これが集まって糸になるとき、硬い部分はくっつき合って頑丈に、軟らかい部分は絡まり合って、伸縮性を発揮します。
この独特の分子構造が、丈夫さとしなやかさを両立させ、クモの糸の驚異的な強じんさを生み出していたのです。
しかし、クモは縄張り意識が強く、すぐに共食いしてしまうため、絹糸を作るカイコのように、大量に飼うことができません。
クモの糸の量産は、かなわぬ夢でした。
では、このベンチャー企業は、不可能とされてきたクモの糸の量産に、どうやって成功したのでしょうか？

「ここで培養を行なっています。」

不可能を可能にしたのは、最新のバイオテクノロジーです。

「クモの糸の遺伝子を持った微生物を、ここで培養しているところになります。」

この中ではバクテリアが培養されており、クモの糸の原料となる、たんぱく質を作り出しています。
バクテリアにクモの糸を作り出す遺伝子を入れると、その命令に従って、たんぱく質フィブロインを作り出します。
温度や栄養などを調整して、このバクテリアを大量に培養。

培養液を精製すると、フィブロインだけを回収できるのです。
それを溶液に溶かし、細く圧縮して押し出すことで、糸状に成形します。
量産に向けた計画も動き出しており、年内には試験プラントが稼働する予定です。

「ゴムみたいですね。」

バイオベンチャー企業　関山和秀社長
「バイオテクノロジーもそうですし、ＩＴ技術、コンピュータの解析技術、分析技術もそうですし、ようやく生物のメカニズムを人間が理解して、しかも、それを産業に生かしていけるような時代に入ってきて。
バイオを使った、いろんな新しい産業というのが、医薬とか創薬だけじゃなくて、盛り上がってくるんじゃないかなと。」

日本では、こうした生物模倣技術の画期的な研究成果が相次いでいます。

例えば、重さ僅か数グラムの、超小型の飛行ロボットの開発。

モデルになっているのは、ハチドリという小さな鳥です。
複雑な羽の動きをハイスピードカメラで撮影し、スーパーコンピューターで解析することで、ロボットに応用しようとしています。

さらに、壁や天井を自由に歩き回る、ヤモリの足の接着方法の研究も進んでいます。
それを後押ししているのが、ナノテクノロジーの進展です。
従来より小型化され、高性能になった電子顕微鏡が普及し、１００万分の１ミリ単位での観察が容易になりました。

ヤモリの足の裏には、吸盤や粘着物質はありません。
しかし、電子顕微鏡で観察すると、数億本に枝分かれした微細な毛が生えていて、物質と引き合う特殊な力が働いていることが分かりました。

これをまねて、今年（２０１３年）実用化されたのが、ヤモリテープ。
強く接着するのに、簡単に剥がすことができ、繰り返し何度も使えます。

ヤモリテープでは、カーボンナノチューブによって、ヤモリの足の裏の構造を再現しています。
生物模倣技術が目指すのは、機能の再現だけではありません。
その製造方法も、生物に学ぼうとしています。
新素材の研究を行っている、東京大学の研究室です。
研究対象は、意外な生き物です。

「これは？」

東京大学　垣澤英樹准教授
「これはアワビです。」

東京大学　垣澤英樹准教授
「アワビの貝殻は炭酸カルシウムで、セラミックスの一種なんですけど、セラミックスとは違って、非常に割れにくい性質を持っているので、その割れにくさの秘密を調べています。」

アワビの貝殻を電子顕微鏡で観察すると、驚くべきことが分かってきました。

貝殻は、厚さ１ミリにつき、薄い板が１，０００枚以上も積み重なり、板の間にも軟らかい接着層が挟まる複雑な構造をしていたのです。
貝殻に力が加わると、薄い板が１枚ずつ壊れて、進行を食い止めます。
板の間の接着層もクッションとなって、衝撃を吸収するため、簡単には割れません。
何より研究者たちを驚かせたのは、貝殻の作られ方です。
アワビは、ほとんどエネルギーや資源を使わず、海水中の炭酸カルシウムを取り込んで、貝殻を成長させます。
人間のように、高温で焼き固めたり、高い圧力をかけることなく、ありふれた物質だけを使って、強じんな貝殻を作っていたのです。
この仕組みをまねすることができれば、エネルギー消費が極めて少なく、しかも環境に優しい製造技術が確立できると考えています。

東京大学　垣澤英樹准教授
「何億年という歴史の中でとう汰をしてきて、たどり着いた作り方ですので、もっともエネルギーの少ない作り方をしていると。
その中から、人間の技術に応用できるようなものを見極めて使っていく、応用していくと。
そういうのは必要ではないか。」

先月（６月）２０日、都内で、生物模倣技術の研究者が一堂に会しました。
大学や企業などの研究者、およそ８０人を前に、世界各国の最新技術が報告されました。

「いちばん注目を浴びていたのが、ドイツのトンボの飛行をまねたロボット。
バイオニックコプターと呼ばれるものです。」

ロボットやセンサー、そして新素材の開発など、欧米では産業への応用が急速に進んでいます。

「かなりの製品のところまで、バイオミメティクス（生物模倣）の技術を使おうとしています。」

国際的な競争が激化する中、日本でも、研究開発の体制作りが急務となっています。

東北大学　下村政嗣教授
「やっと今、産と学が危機感を感じて、やろうかなという感じです。
後れを取らないようにしないといけない。」

ようやく国も動き始めました。
生物模倣技術による新材料などの研究に対し、およそ１０億円の予算を投入。
産業競争力の強化に生かす戦略です。

生物模倣技術を産業に結び付けるために、新たな取り組みも始まっています。

舞台はここ、博物館です。
北海道大学の博物館には、１００年以上にわたって収集されてきた生物の標本、およそ３００万点が保管されています。

「大雪山の山の上、高山帯にしかいない、ウスバキチョウという、天然記念物の高山チョウです。」

標本は、羽や体の表面の構造、そして、手足や関節の仕組みなど、生物が進化させてきた機能を知る貴重な手がかりです。

北海道大学　大原昌宏教授
「まだまだ未知の、生物学にとっても宝の山。」

博物館では今、標本を電子顕微鏡で撮影し、分類することで、生物資源のデータベース化を進めています。
今後、全国の博物館からのデータを集め、オンラインで技術者に公開することで、製品への応用を一気に加速させようとしています。
さらに生物学、材料工学情報科学などの専門家たちが月２回集まり、画像を共に分析することで、製品化の可能性を探る検討会も動き始めています。

生物学の専門家
「不思議な模様が並んでいるんですよね。」

生物学の専門家
「あと、こっち側にザラザラがあるんですけど。」

工学の専門家
「すごいですよね。」

生物学の専門家
「こういう模様って、工業製品につけて、摩擦軽減とかにならないんですか？」

工学の専門家
「これ（見たのは）初めてですね。」

工学の専門家
「センサーなんじゃないですか？」

この研究者たちのネットワークが今、注目している生き物がいます。
モンシロチョウです。
検討会で見たチョウの画像から、新たな素材のヒントが得られました。

チョウの細長い口の断面。
注目したのは、内側の表面にある微細な構造です。
チョウは、ストローのように細長い口で、粘り気のある花の蜜を吸っています。
しかし、蜜を吸い込むために必要な大きな筋肉はなく、そのメカニズムは謎でした。
口の内側の構造によって表面張力が強まり、吸い上げなくても、蜜が自然に上がってくるのではないかと考えたのです。
このチョウの口の構造を応用すれば、ポンプなどを使わない液体の輸送技術などが開発できるのではないか、と期待しています。

千歳科学技術大学　平井悠司講師
「工学者といって、生物はダメだではなく、やはり生物をやっている方と一緒に、垣根を少しずつ減らしていく方が、本来はいちばんいいのかなと。
こういう学問領域が増えるのは、非常に有用なことだと思います。」