ヴィーナスの花かご

ヴィーナスの花かご
ヴィーナスの花かごの群れ
科学的分類
ドメイン：	真核生物
王国：	動物界
門:	海綿動物
クラス：	六放線虫類
注文：	リッサシノシダ
家族：	エウプレクテリダエ
属:	ユープレクテラ
種：	アスペルギルス菌
二名法名
アスペルギルス オーウェン、1841

ビーナスフラワーバスケット（Euplectella aspergillum）は、海綿動物門に属するガラス海綿動物である。太平洋の深海、通常500メートル（1,600フィート）以下の深さに生息する海綿動物である。他の海綿動物と同様に、海水を濾過してプランクトンやマリンスノーを捕らえて餌とする。^{[1]他のガラス海綿動物と同様に、ビーナスフラワーバスケットの骨格は}シリカでできており、独特の格子状の骨針構造を形成する。ビーナスフラワーバスケットの体長は通常10センチメートル（3.9インチ）から30センチメートル（12インチ）で、その体は共生関係にあるエビの隠れ家となる。この体の構造は、光学的特性^[2]と機械的特性^{[3]が人工材料よりも優れている点があるため、}材料科学において大きな関心を集めている。繁殖習性についてはほとんど分かっていないが、体の構造の流体力学が繁殖に影響を及ぼしている可能性があり、雌雄同体であるのではないかと仮説が立てられている。^[4]

ビーナスフラワーバスケットはフィリピン諸島付近の西太平洋に生息しています。この属の他の種は日本近海やインド洋を含む世界中の海域に生息しています。^[4]

この海綿動物の生息地は海底の岩場にあり、一生を硬い基質に付着して生活し成長します。海面下100～1000メートル（330～3300フィート）の深さで見つかりますが、最も一般的に見られるのは500メートル以上の深さです。^[4]具体的には、骨針の性質上、柔らかい堆積物に定着する傾向があります。

生息地と形態を結びつけると、この海綿動物は緩い泥質の堆積物に生息していることが多く、海底に根を張るのに役立つ構造を発達させています。^[5]

体は管状で湾曲しており、籠状で、三軸索骨でできている。体には多数の開口部があるが、これらは真の孔ではなく、単に壁の隙間である。合管型の管系が存在し、孔は流入管と連絡し、流入管は前門を介して放射管と連絡し、放射管は次に海綿腔に開き、口を通して外部に通じている。

これらの動物の体の構造は、中央に大きな心房がある、壁が薄く円筒形の壺型の管です。体全体が6 本の尖った珪質骨針の形をしたシリカで構成されているため、一般にガラス海綿と呼ばれています。骨針は 3 本の垂直な線で構成され、6 つの尖端があります。骨針は海綿の組織内にある微細なピンのような構造で、海綿の構造を支えています。海綿の組織内の骨針の組み合わせによって、種を特定できます。ガラス海綿の場合、骨針が「織り合わさって」非常に細かい網目を形成し、これにより他の海綿種には見られない海綿の体の硬さが生まれ、水柱の深いところでもガラス海綿が生き残ることができます。

この海綿は生物発光を利用してプランクトンを引き寄せているのではないかと推測されている。 ^[6]また、格子状の形状により、地面に根を張ったままエビなどの動物を飼育することもできる。

その独特な骨格モチーフは、海綿動物が受ける抵抗を減らすことと、体腔内で一貫した渦巻き運動を促進することの両方において重要な流体力学的効果を持つことがわかっており、選択的濾過摂食と有性生殖を促進すると考えられています。^[7]イタリアの研究者グループが行った研究では、ヴィーナスの花かごの3次元モデルを使用して、その格子内外の水分子の流れをシミュレートしました。研究者は、海綿動物の抵抗を減らすと同時に、海綿動物内部に微細な渦巻きを作り出し、精子と卵子の混合を促進し、さらに格子内に生息するエビの摂食効率を高めることを発見しました。^[7]

E. aspergillumは、6本の歯を持つアンカー型基部とジアクチンを持つ点で異なります。^[8]

これらのスポンジの骨格には、他の生体材料の中でもシリカナノ粒子も含まれています。^[5]

序文で述べたように、生殖についてはほとんど知られていない。E . aspergillum の 1 つのサンプルでは、​​結合組織内に精子が見つかり、非常に細い糸状の付属器官の中に凝集した塊として描写された。^[9]これは、この種が雌雄同体であるという考えに寄与する。これらの海綿動物は無柄だが、精子は流れによって運ばれ、別の生物が保持した卵子は受精することができる。^[10]また、この種は有性生殖を行うと示唆されており、これは「内部循環パターン」の発生から推測できる。^[11]   

スポンジには、通常、繁殖期のつがいであるガラス海綿エビがすんでいることがよく見られるが、その大きさのため、スポンジの格子から出られないのが普通である。そのため、スポンジの中やその周囲に住み、死ぬまでスポンジと 共生関係を保つ。エビはスポンジが提供する隠れ家で生活し、交尾し、お返しにスポンジの内部を掃除する。これが、日本ではスポンジが不滅の愛の象徴として受け入れられ、結婚祝いにスポンジの骨格が贈られるようになった原因かもしれない。^{[12] [13] [6] [14]}

これらの海綿動物の生態についてはあまり知られていないが、その綱である六放海綿動物については多くの研究がなされている。太平洋の六放海綿動物は海底にサンゴ礁を形成しており、その多くは今では絶滅しているが、ジュラ紀には繁栄していた。生態学的に六放海綿動物が果たす役割は、深海のプランクトンを餌として、環境内に炭素を生成することと関係していると考えられる。 ^[15]これに加えて、前のセクションで述べたエビなど、海底に生息する多くの動物を住処とすることができる。

さまざまなガラススポンジを使った研究では、ビーナスフラワーバスケットはアクセスしにくいため、それ以上の情報を抽出するのが難しいことが指摘されました。しかし、アルカリと接触すると、これらのスポンジは高い耐性を示し、研究者は、これらのスポンジにはこの種の構造成分として機能する可能性のあるキチンなどの生体材料が含まれている可能性があると考えました。この研究は、E. aspergillumや類似の種が貴重な生体材料を含む天然の複合材料である限り、バイオメディカルや将来のバイオテクノロジーで重要になる可能性があることを示唆しています。^[5]

海綿を海底に付着させるガラス質繊維は、長さ5～20センチメートル（2～8インチ）で、人間の髪の毛と同じくらいの細さで、光ファイバー研究者の関心を集めている。^{[2] [16]}海綿は海水からケイ酸を抽出し、それをシリカに変換して、ガラス繊維の精巧な骨格を形成する。オレンジ色のホソヘビスポンジ（Tethya aurantium）などの他の海綿も、生物学的にガラスを生成することができる。光ファイバーの現在の製造プロセスでは高温が必要であり、脆い繊維が生成される。海綿にヒントを得た、このような繊維を低温で作成および配置するプロセスにより、繊維の光学特性をより細かく制御できる可能性がある。これらのナノ構造は、より効率的で低コストの太陽電池の作成にも役立つ可能性がある。さらに、その骨格構造は、エンジニアリング用途で使用される他の斜めに補強された正方格子よりも強度対重量比の高い新しいタイプの構造格子にヒントを与えている。^{[6] [17]}

これらのスポンジ骨格は複雑な幾何学的構成をしており、その剛性、降伏強度、および最小限の亀裂伝播について広範囲に研究されてきた。長さ、有効厚さ、半径が同じで均一に分布したアルミニウム管（アルミニウムとガラスは同様の弾性率を持つ）の剛性は1/100である。^[18]

これらの注目すべき構造特性に加えて、ファルクッチらは、その特異な骨格モチーフが海綿動物が受ける抵抗を軽減し、体腔内で一貫した旋回運動を促進するという重要な流体力学的効果をもたらし、選択的濾過摂食と有性生殖を促進していることを発見した。^{[7] [11]}

ラオの建築におけるバイオミミクリーに関する研究では、ヴィーナス・フラワーバスケット構造から得た建築的インスピレーションについて説明しており、特にロンドンのガーキンタワーのノーマン・フォスターの設計に関連している。^[19]

• ヴィーナスの花かごと高層ビルのYouTube。