この質問は、生物材料を模倣した新しい材料の作成に興味を持つ人々を虜にしました。 この成果は、Science誌に掲載されました。
フンボルトイカの鋭いくちばしは、知られている中で最も硬くて堅い有機物質の1つです。 カリフォルニア大学サンタバーバラ校のエンジニア、生物学者、海洋科学者が力を合わせ、柔らかくてゼラチン質のイカが、自分を粉々にすることなく、ナイフのようなくちばしを操作できる方法を発見しました。 先端は非常に硬いのですが、基部はその100倍のコンプライアンスがあり、周囲の組織となじむようになっています。 ただし、これはくちばしの根元が濡れているときのみ有効です。
フンボルト・スクイッド（Dosidicus gigas）は、幅が約3フィートあり、一撃で魚に傷をつけることができます。 記事によると、… 「イカのくちばしは、後でゆっくり食事をするために、獲物を麻痺させるために神経索を切断することができます」
「イカは攻撃的であったり、気まぐれであったり、突然意地悪であったりしますが、彼らは常に空腹です」と、共著者で UC サンタバーバラ大学の生物学の教授、ハーブ ウェイト氏は述べました。 と、共同研究者でカリフォルニア大学バーバラ校の生物学教授であるハーブ・ウェイトは述べています。「あなたは、イカの隣に潜りたくはないでしょう。 12匹に食べられたり、かなり傷つけられたりするかもしれません。 この生物は非常に速く、ジェット推進で泳ぐ。
人間の他に、イカの主な捕食者はマッコウクジラで、これらの動物は頻繁にイカの鋭い吸盤で皮膚を傷つけ、戦闘の傷跡を見せています。 Waite は、イカの筋肉は、しばしば「カラマリ ステーキ サンドイッチ」と呼ばれる地元で作られるサンドイッチで入手できると指摘しました。
Waite はイカのくちばしに説得力を感じ、博士研究員で第一著者の Ali Miserez に研究に参加するように関心しました。 Miserez は、カリフォルニア大学サンタバーバラ校の材料学部、分子・細胞・発生生物学部 (MCDB) および海洋科学研究所に所属しています。
「私はずっと『機能的に傾斜した』材料に本当の利点があるのか懐疑的でしたが、イカのくちばしによって私は信者になりました」と、共著者でカリフォルニア大学サンタバーバラ校材料学部教授兼副学部長の Frank Zok は述べています。
「ここでは、先端が非常に硬くて堅い『切断ツール』が、ゼリーのような粘性を持つ材料 (筋肉質の頬の塊) に取り付けられています」と、Zok は語ります。 刃は、少なくとも対象となる物体と同じだけゼリーを切り裂くでしょう。 イカのくちばしの場合、その先端がイカを傷つけることなく獲物に突き刺さるように、くちばしの構成を急激ではなく、段階的に変化させることで問題を解決しているのです。 これは本当に魅力的なデザインです！」
Zok は、ほとんどの人工構造物は、セラミック、金属、プラスチックなど、非常に異なる材料の組み合わせでできていると説明しました。 それらを結合するには、リベットやナット、ボルトのような機械的な取り付けか、エポキシ樹脂のような接着剤のいずれかが必要です。 しかし、これらのアプローチには限界があります。
「イカのくちばしに見られるような特性の勾配を再現できれば、材料の接合に新しい可能性が開けます」と、Zok は説明します。 「たとえば、接着剤の特性を、片方の材料ともう片方の材料に一致させるように等級付けすれば、はるかに堅牢な結合を形成できる可能性があります」と、彼は述べています。 「これは、エンジニアが材料をくっつけることについて考える方法に、本当に革命をもたらすかもしれません」
ウェイトによると、研究者は、イカが、たとえばメキシコのアカプルコ沖の深海など、従来集中していた地域から北上しているようだという事実に助けられたそうです。 しかし最近、南カリフォルニアの海域でフンボルト・スクイッドが大量に発見された。 最近、何十匹ものイカの死骸が大学の浜辺に打ち上げられ、研究者たちはより多くのくちばしを手に入れることができました。 彼らは、材料研究およびMCDBに所属するTodd Schneberk氏と、MCDBおよび海洋科学研究所に所属するChengjun Sun氏です。