パシフィッククリーナーシュリンプはなぜあんなに白いのか

海の中で、パシフィッククリーナーシュリンプは、背中の鮮やかな白い色とひげのような触角で、群衆の中でひときわ目立っています。 国際科学者チームは最近、この輝く白の背後にある複雑な生物学的工学を明らかにし、その結果を学術誌 Nature Photonics に発表しました。

その名前が示すように、太平洋クリーナーシュリンプは魚を「掃除」し、皮膚の寄生虫や死んだ組織を食べます。 この甲殻類の強烈な白い色は目を引く広告として機能し、相互に利益をもたらすその管理サービスに参加するように魚を引き寄せます。

パシフィッククリーナーシュリンプの鮮やかな色は、光が損なわれた媒体で現れることを考慮すると、二重に印象的です。 水は、光の粒子 (フォトン) が移動できる距離を大幅に制限します。 最初の 10 メートル以内で、水は可視光エネルギーの 50% 以上を吸収します。 200 メートルを超えると、目立った光がまったく存在しないことはほとんどありません。

すべての光を反射すると、物体は白く見えます。 しかし、海では反射する光の粒子が少ないため、これほど鮮やかな白を実現するのは困難です。 つまり、太平洋クリーナーシュリンプの表皮（皮膚）にあるものはすべて、非常に反射性が高いはずです。

また、非常に屈折性が高く、光を曲げる必要があります。 鮮やかな白さを実現するには、物体が存在する媒体よりもはるかに多く光を曲げる必要があります。 空気の屈折率はそれほど高くありませんが、水は屈折率が高くなります。 白いものを水に浸すと色がくすんで、灰色に見えるのはこのためです。

パシフィッククリーナーシュリンプの白い表皮の内部構造を解明するために、ネゲブのベングリオン大学化学科助教授ベン・パーマー博士と彼の学生タリ・レムコフ率いる科学者チームはクライオを利用した。 -電子顕微鏡で観る。 これには、エビの白い組織を急速冷凍し、集束電子ビームを照射することが含まれていました。 衝撃により、サンプル内の原子と相互作用する際に信号が生成され、これを抽出して非常に鮮明なナノスケール画像を得ることができます。

彼らがそれらの画像の中で見たものは、本当に驚くべき生物工学でした。 エビの細胞内には幅約 300 ナノメートルの球形の粒子が詰まっており、それぞれの粒子には自転車のようにスポーク状に組織化された分子の積み重ねが含まれています。 この配置により、光散乱構造が密集しすぎると光の反射率が低下する、光学的混雑と呼ばれる現象が克服されます。 光を散乱させようとしている場合 (つまり白色を作成しようとしている場合)、より効率的なデザインを考えるのは困難です。

パーマー博士は声明で、「エビはこの特殊な分子配置で粒子を生成することにより、光学における基本的なハードルを克服した」と述べた。 「問題は、この効果をどのように再現して、白いパンや白いペンキなどの用途に食品添加物として使用できる新しい材料を作成できるかということです。」

パーマー氏は、美白剤である二酸化チタンを、パシフィッククリーナーシュリンプから着想を得た有機化合物に置き換えることを構想している。 二酸化チタンは、化粧品や塗料だけでなく、さまざまな食品にも使用されています。 2022年8月、発がんの可能性があるとの懸念から欧州連合で禁止されたが、FDAは米国では依然として使用を許可している 科学的証拠は、二酸化チタンは極少量の使用では害を及ぼさないことを示唆している。

フィレンツェ大学の分光法を専門とする物理学者、ディーデリク・S・ヴィエルスマ氏は、最近の研究とともに発表された見解の中で、別の潜在的な用途を提案した。

「快適な冷却効果を提供しながら紫外線から皮膚を保護する、人間用の新しい日焼け止めクリームを開発することも想像できるでしょう。」