鮮やかな体色、かつ周囲の環境に素早く馴染むという特徴を持ち、主に森林に生息、しばしばペットとしても飼育される……。もともとトカゲの仲間だったカメレオンは、いまやすっかり独自の存在となっています。そんな彼らに、先日恐怖の3日間が訪れました。

3月10日、ジュネーブ大学の研究チームが、カメレオンの皮膚の色が変わる理由をついに突き止めて発表しました。つづく3月12日、カリフォルニア大学バークレー校の技術チームが、カメレオンの皮膚を参考にした人工皮膚を発表したのです。

発表が相次いだのは偶然ということですが、こんなにも続々とカメレオンの秘密が暴かれたことはかつてなかったことでしょう。今回は、その3日間に発表された事実を追ってみました。

A team of UC Berkeley engineers published a study Thursday on the creation of an ultra-thin film that shifts color when flexed, inspired by the ability of chameleons to change color.

3月10日・なぜ色は変わるのか

私たちが『色』を見ているということは、物体に反射した光が目に届き、それを『色』として認識できたということです。物体は、すべての光を含む自然光を浴びています。しかし表面の物質に応じて、どのように光が吸収され、また反射されるかは変わってくるのです。たとえば、波長の短い光は青く見え、長い光は赤く見えます。

りんごは波長の長い光を多く反射する。

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ジュネーブ大学の研究チームによって行われた発表によると、カメレオンが自分の皮膚の色を変えられる理由は、まさにその皮膚自体にありました。

カメレオンの皮膚には、『ナノ結晶』と呼ばれるものが含まれています。DNAの構成成分であるグアニンでできたこの結晶が、色の変化を引き起こしているのです。

パンサーカメレオンを調査した結果、カメレオンの皮膚の下には、虹色素胞(変温動物における色素細胞)と呼ばれる細胞からなる層があることがわかりました。『ナノ結晶』はこの部分の、細胞外マトリックスに均一に分布しています。

細胞外マトリックス

細胞の外側にある、細胞間のつながりや、機能を制御する環境物質。たとえば栗ようかんの栗を細胞とすると、ようかんの部分が『細胞外マトリックス』だ、という例えもある。

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『ナノ結晶』は虹色素胞にまんべんなく分布しており、ひとつひとつが光を反射しています。そして、それゆえにカメレオンの皮膚の色は、この『ナノ結晶』同士の間隔に大きく関係しているのです。

カメレオンは、この結晶の間隔を自由に操作することができるようです。平常時、結晶は格子状になっており、主に青色光を反射します。しかしその間隔を広げることで、黄色や赤色の反射が増えるのだといいます。

たとえばこの緑色に……

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黄色がちょっと増える。

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また、よくいわれる「カメレオンは背景の色にカムフラージュしている」という説は、実は間違いだったようです。たとえばオスのパンサーカメレオンは、興味のあるメスと出会うと、緑色から鮮やかな黄色に素早く変わります。別のケースでは、オスのカメレオンが同じくオスの競争相手に出会った場合、たとえば黄緑から緑色に変わったりするということです。交尾のためのアピールなど、求愛行動で皮膚の色が変わっているという見方ができるでしょう。

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しかし研究チームによると、カメレオンが皮膚の色を変えるために、どうやって『ナノ結晶』の格子を動かしているのかはまだわからないということです。

皮膚の表面からやや深いところに、また別の層がひとつあることも判明した。その働きで、カメレオンは暑い気候でも体温を管理できるのではないかといわれている。

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3月12日・色の変わる人工皮膚

ジュネーブ大学がカメレオンの皮膚について発表した2日後のことでした。格子の動かし方がわからないなら、動かせるのを作ってしまえといわんばかりに、カリフォルニア大学バークレー校が、カメレオンの皮膚を参考にした『人工皮膚』を発表しています。

開発されていたのは、人間の髪の約1,000分の1の薄さのシリコン膜でした。一般的な日本人の髪の太さは0.08〜0.09ミリですから、まさに途方もない薄さの膜です。

その色の変わる仕組みは、カメレオンの皮膚と同じものです。膜の上に小さな隆起が列となって並んでおり、そのひとつひとつに光の波長が反射するのです。隆起の間隔がどのように離れているかによって、色の見え方が変わるというわけです。いわば、『ナノ結晶』の格子を極小サイズで再現したものといってよいでしょう。

こんな感じ。

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単純にシリコン膜を曲げるだけで、隆起の間隔は広がったり狭くなったりして、色が異なって見えるのだといいます。研究チームは、『皮膚の表面』を物理的に操作するという方法を選んだというわけです。

しかしこの『人工皮膚』は、実用化されるとどんなことに役立つのでしょうか?

人工皮膚とはいえ、本当に皮膚として使うことは現時点では想定されていない。

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○月○日・カメレオンが街へ

この『人工皮膚』は、そのエネルギー効率の高さが大きなメリットであるといいます。たとえば、ひとつの例として、スマートフォンやノートパソコンといった電子機器のディスプレイに役立てられるかもしれません。現在のディスプレイが電気を動力源にするのに対して、この『人工皮膚』であれば色を変えるのに電気を要さないため、電力量の削減に貢献しうるというわけです。

また、建物や飛行機などの安全管理にも使用できるようです。『人工皮膚』を付けておくことで、建物などの基礎構造が揺らいだり、形状が変わった場合、色が変わって異常を示してくれるというわけです。わたしの街はカメレオンの皮膚に守られている……なんてことが、近い将来現実になるのかもしれません。

とにかく薄いので利便性も高そう。

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また、最もシンプルな使い方として、染料や顔料などを使うことなく、人や物の色を変えることができるようになります。たとえば服の色を変えられることでファッションの可能性が広がったり、『化粧』の概念が変わる未来がやってくるかもしれません。私たちを取りまいている『色』のあり方が変われば、必然的に生活も大きく変わることでしょう。

もちろん、必ずしもいいことばかりではありません。この『人工皮膚』の開発に関わる李朱氏は「映画のように透明人間になることもできる」と述べています。それはそれでわくわくする話ですが、実用化の暁には、くれぐれも悪用されないよう細心の注意が払われなければなりません。

映画『アバター』

人物の肌の色が青いのは、人種や民族を越えた色だからであるという説がある。

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たとえば自分の肌の色を簡単に変えられる、それもカメレオンのように……。そんなことがもしも実現すれば、それは生活どころではなく、様々なアイデンティティの問題にも繋がっていくことでしょう。その先に、これまでの歴史や常識が揺らぐような事態が待っていても不思議ではありません。カメレオンの『皮膚』を人間が使えるようになる、それは「ちょっと便利」どころか、とんでもない変革を意味しているような気がします。

REFERENCE:

TINY CRYSTALS ARE THE SECRET TO CHAMELEON COLOR CHANGE [VIDEO]

TINY CRYSTALS ARE THE SECRET TO CHAMELEON COLOR CHANGE [VIDEO]

http://www.popsci.com/tiny-crystals-are-secret-chameleon-color-change

Scientists Have Worked Out How Chameleons Change Color

http://gizmodo.com/scientists-have-worked-out-how-chameleons-change-color-1690754338

色と認知

http://homepage3.nifty.com/itako/color.html

色素胞 – Wikipedia

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%89%B2%E7%B4%A0%E8%83%9E

第5話 マトリックスという骨組みがあってこそ細胞が存在できる(再生医療のおはなし)

http://www.jpte.co.jp/stories/story_5.html

2. 細胞外マトリックスとは?

http://www.hs.hirosaki-u.ac.jp/~kensa/matrix/newpage2.htm

UC Berkeley engineers invent ultra-thin chameleon-like skin

http://www.dailycal.org/2015/03/16/uc-berkeley-team-engineers-invent-ultra-thin-chameleon-like-skin/

Engineers create chameleon-like artificial ‘skin’ that shifts color on demand

http://www.eurekalert.org/pub_releases/2015-03/tos-ecc030915.php

We Can Now Make Synthetic Chameleon Skin

http://gizmodo.com/scientists-have-just-invented-synthetic-chameleon-skin-1691200875