史上最高の光のショー

光る洞窟から、飛び交う夜の灯りの狂乱のちらつきまで、生物発光は多くの人に崇拝されているものの、理解している人は少ない現象です。専門家が、自然界の驚くべき光のショーの背後にあるものを解説します。そして、彼らは切実な疑問に取り組みます。生きている光源をランプに利用できるでしょうか？

ジャマイカ、ファルマス。最初は、この世界的に有名なラグーンの黒い水は静かです。しかし、少し揺らぐと、水は生き生きとし、青緑色の光が下から輝きます。言い伝えによると、この「きらめく水」に浸かることは、若返りの泉でシャワーを浴びることに似ているそうです。この神秘的な体験を受け入れた女性は、より美しくなり、若返ると言われています。

現在では、この光は、光を発する単細胞生物である生物発光性渦鞭毛藻の高濃度から生じていることがわかっています。しかし、時代を超えて、こうしたこの世のものとは思えない自然の美しさに神話や伝説が結びついてきたことは、さほど驚くべきことではない。

「火、稲妻、星、あるいは生物から発せられる光は、どんな人間をも惹きつけます。生物発光の場合、その光は不思議な輝きを放ち、何か魔法のような神秘性を感じさせます」と、サンパウロ大学化学研究所の准教授で生物発光の専門家であるカシウス・ステヴァニ氏は語る。

生物発光とは、生物が冷たい可視光を放出する現象です。一般の人にとってこの現象の最もよく知られた例は、おそらくホタルとツチボタルでしょう。しかし興味深いことに、ステヴァーニ教授が指摘するように、これらはハエでもミミズでもありません。「ホタルは実際には甲虫で、ツチボタルはハエや甲虫の幼虫、あるいは成虫の甲虫である可能性があります」。なるほど。

生物発光は地球上の生物に広く見られますが、最もよく見られるのは海洋です。「生物発光する細菌、渦鞭毛藻、菌類、そして昆虫、ミミズ、クラゲ、甲殻類、軟体動物、魚類などの動物がいますが、興味深いことに、生物発光する植物は存在しません」とステヴァーニ教授は説明します。海洋生物に関しては、光を放出することは、追加の光源がない深海生物に進化上の利点をもたらした可能性があります。

教授は、主な研究対象である生物発光菌類に多少の愛着があると認めているが、彼を興奮させるのは光るキノコだけではない。「どの生物にも、光の生成に関わる独自の特性と特定の化学反応がある。」科学者として、このプロセスがどのように、そしてなぜ起こるのかを知りたいと思っています。

一般的に、その方法は明確である。生物発光は、一般的にルシフェリンと呼ばれる基質と、ルシフェラーゼと呼ばれる酵素との化学反応によって生じる。「それは、火のような酸化反応の一種です。」しかし、火は制御不能な混沌としたプロセスであり、熱としてエネルギーを放出する。「生物発光ははるかに組織化されたプロセスであり、そのエネルギーは光子として放出され、光を生み出すのです」とステバニ教授は述べています。

その理由については、生物によって異なります。ステバニ教授は次のように説明しています。「ホタルは、コミュニケーション、捕食、求愛のために生物発光を利用します。魚はそれを捕食、コミュニケーション、そしてカウンターライトとして利用する。菌類は胞子散布媒介者を引き寄せるために光を発している可能性が高い。

それでは、生物発光とは直接関係のない、誰もが気になっている点について触れておきましょう。バクテリアのような生物が光を生成できるのであれば、それらを箱に詰めて光源として利用すればいいのではないでしょうか？確かに、これは少し単純化しすぎかもしれませんが、生物発光を利用して世界を照らすという、実現可能な商業ビジネスチャンスはあるのでしょうか？

一部のスタートアップ企業は、培養した生物発光バクテリアという形で、生きた自給自足型の照明原料を提供することで、光の生成と消費の方法を根本的に変革すると主張し、そう信じ込ませようとしています。しかし、専門家は依然としてやや懐疑的です。

「彼らは皆、斬新で素晴らしいコンセプト、つまり無料の光を発見したと考えているのです！」と、フロリダ州のORCA（海洋研究保全協会）の社長兼CEO兼上級科学者であり、生物発光の専門家であるエディ・ウィダー氏は言います。「問題は、生産コストを考慮に入れるまでは無料であるということです。バクテリアの増殖と発光を維持するために必要な狭い範囲の環境変数を維持するには、エネルギーコストがかかります。」

ウィダー博士が言うように、「生物発光には非常に多くの価値ある用途がありますが、世界を照らすことはその一つではありません。太陽光や風力エネルギーで駆動するLEDの方が、照明ソリューションとしてははるかに理にかなっています。」