甲殻類最強の把持力を持つヤシガニの3D組織構造と機械的特性

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本研究は，甲殻類最強の把持力を持つヤシガニなどの外骨格を対象に，材料工学の最先端の手法を活用して，①組織や構造および主要成分を観察・分析し，②機械的特性試験（硬度，剛性，曲げ強度，靭性）を行い，③3次元有限要素法によるヤシガニが挟む際の数値解析を通じて，堅牢なハサミの組織構造を解明し，生物機械工学の観点で“材料力学および機械材料関連”分野をより発展させることを目的にした研究である．本年は，ヤシガニの捕獲・調査を継続して実施し，ヤシガニの部位，体重，表面硬度（デュロメータ硬度計で実施）の関係を取得し，ヤシガニ体重と把持力の関係を含めデータを蓄積した．他の生物への展開の一つとして，ヤシガニのハサミの大きさを上回るアミメノコギリガザミを検体として，ハサミなどの外骨格内部の組織および破面を光学顕微鏡および走査電子顕微鏡SEMで観察し，成分はエネルギー分散型X線分析装置EDSで検出，分析を行った．検体の組織観察をする中で，外骨格表面に微細な凹凸があることを発見し，レーザー顕微鏡による表面解析も実施した．特性試験では，外骨格内部のビッカース硬さおよびナノインデンテーション試験（P=5 mN）を実施した．ノコギリガザミの巨大なハサミの網目状の褐色外骨格内部は，硬い部分と軟らかい部分で構成された見た目は魚の鱗のような魚鱗（ぎょりん）組織，その内側には螺旋組織が積層した複合構造となっており，これらの組織は表面上の微細な凹凸と深い関係があった．一番硬いハサミ先端の白色外骨格は、“密で硬い螺旋組織”が中間域を経て“疎で軟らかい螺旋組織”に変化した積層構造を有し、攻撃と防御の機能を併せ持つ重要箇所だった。干潟の最強生物であるガザミの巨大なハサミは，単にデカいだけでなく，過酷な環境で生き抜くための適材適所の組織・構造戦略を持っていた．