蛍は夏の風物詩。
綺麗な場所でしか生息ができないといわれるホタル、そのホタルから解き放たれる静かな光は幻想的な世界を演出します。
ホタルが発光する仕組みを見てみましょう。
この仕組みを利用して、人の手でも簡単に光らすことができます。
中部大学がホタルの光をつきとめる
自然界にあるホタルの光を、人間の手で簡単に作り出す方法を発見したという、中部大学の大場裕一准教授。
大場裕一先生は、北海道大学 理学部 化学科卒業しています。基礎生物学研究所博士研究員、名古屋大学大学院 生命農学研究科 助教を経ます。
ホタルの光の仕組みについて大場裕一先生は当時このように語っています。
大学院の学生さんが偶然に発見しました。最初は信じられなかったので何度も実験をやり直してもらいましたが、何度やっても本当でした。
本当と分かったときは、すごいことを見つけたぞ、という喜びと、どうして誰も今まで気がつかなかったんだろうという驚きと、誰か他にも気づいているかもしれないから急いで発表しなくてはという焦りが同時に湧いてきました。
発見できたのは、予想外の結果を見逃さなかった大学院生の観察力のおかげだと思います。
ホタルを光らせるルシフェリン
ホタルは、エネルギーの4割程度が光に変わりますが、あまり熱を出さないのが特徴です。人が作る光には大きな熱を生み出しますが、ホタルが生み出す光には微熱程度。
生物発光の中で、ホタルは最も発光効率が良いと言われています。
ホタルの発光のもとになる物質は、「ルシフェリン」です。このルシフェリンを人工的に再現することができます。
２種類の化学物質を水の中で混ぜることで簡単に合成できることを突き止めたのです。
ホタルの祖先は約１億年前に現れたとされていますが、現在のところ発光能力がどのように進化していったのかは不明です。
突如、光る性能を手に入れたのか？
小さな光から大きな光へと変わっていったのかは謎です。
ベンゾキノンとシステインを混ぜる
２種類の化学物質は「ベンゾキノン」と「システイン」です。中性の水に入れて、室温で３時間かき混ぜると微量のルシフェリンが合成できます。これに、発光を促す酵素を作用させると肉眼でも確認できるほどの明るさまで発光します。
おもしろいことに「水」が重要
酸性やアルカリ性の水の中では発光しません。中性の水のみでルシフェリンが作られ発光が可能になります。
しかし！
この方法ではルシフェリンができる量が少なく、自然界にいるホタルの発光力には程遠いでした。大場准教授は合成反応を促進する別の酵素があるとみて、研究を進めています。
また、ホタルの発光反応については高校の「生物」の教科書にも掲載されています。ルシフェリンの仕組みが判明したことから理科室などの環境でも簡単に再現できるため、理科の実験などにも活用することができます。
熱を発しない光を作ることができれば世界は大きく変わるでしょう。
発火による危険がなくなり、電化製品の消費電力も大きく伸びます。スマホ・タブレット・ノートパソコンなどのデザインも自由度が高まるでしょう。
まとめ
ホタルの光は優しい光。
1億年前、ホタルの先祖の体内でも同じような化学反応が起こり、ルシフェリンが合成されるようになったと考えれています。
