ハエなんて忘れてください。このロボットはとても優しいので、クラゲさえ傷つけることはありません。
ニューヨーク市立大学の海洋生物学者デビッド・グルーバー氏によると、ゼラチン状の生命体は特に損傷を受けやすいため、これは大きな意味を持つ。「中には手に持った瞬間に崩れてしまうものもある」と彼は言う。「まるで、浮遊する柔らかい物質の脆い塊のようだ」
研究者は、研究のためにクラゲなどの繊細な深海生物を採取しようとする際、誤って潰したり、傷つけてしまうことがあります。網、吸引バキューム、金属製のグリッパーといった一般的な器具は、クラゲにとって特に危険なものです。「海洋生物学者として、これらの生物をどのように研究してきたかを考えると、いつも心が痛みます」とグルーバー氏は言います。「クラゲを傷つけずに実験できれば、それは正しいことです。クラゲは繊細な動物のエベレストと言えるでしょう。」
2019年8月、グルーバー氏とハーバード大学のエンジニアチームは、海洋生物をより慎重に扱うために設計された、柔らかく柔軟な指を持つロボットを発表しました。本日Current Biology誌に掲載された論文で、研究チームはさらに一歩進み、この麺状のロボットは物理的に柔らかいだけでなく、従来の採集装置よりもクラゲへのストレスがはるかに少ないことを実証しました。「クラゲに『調子はどう？』と尋ねるだけではダメです」と、共著者でアメリカ自然史博物館の生物学者であるマイケル・テスラー氏は述べています。「これは、私たちが正しい方向に進んでいることの証明のように思えます。」
この発明は、6本の麺状の付属肢を備えており、これらは柔らかいシリコンで作られており、強靭でありながら軽量なナノファイバーシートで補強されています。各指の内部に油圧式の圧力チャンネルが設けられており、この付属肢はカールしたり伸ばしたりすることができます。ハーバード大学マイクロロボティクス研究所でこのロボットを開発したエンジニアのニーナ・シナトラ氏は、スキューバダイバーであり、クラゲを間近で見てきた経験から、クラゲを裂いたり突いたりすることなく扱えるほど繊細で、素早く、そして精密なロボットを設計することの難しさを理解していました。
「生物と接触できるほど優しく、それでいて数千メートルの海底に沈めても大丈夫なほど丈夫でなければなりません」とシナトラは言った。「私はダジャレを言って、そのまま飛び込みました」
設計が完成したので、研究者たちは、この発明品の接触に対する動物たちの目に見えない反応を観察したいと考えました。昨年秋、彼らはミズクラゲを使った実験を行い、発現している遺伝子のスナップショットを捉えたトランスクリプトームを解析しました。
研究者たちは、柔らかいロボットによる1分間のハンドリングと、金属製の爪を使った同じ時間のハンドリングを比較したところ、新発明のロボットではクラゲのストレスが分子レベルではるかに少ないことを発見しました。実際、細胞死の防止に関連する遺伝子の一部は、金属製の爪を使った条件下では活性化されましたが、柔らかい技術では全く活性化されませんでした。
「リングイネフィンガーはより優しいだろうと思われがちですが、これまで誰もそれを試したことがありませんでした」と、共著者でニューヨーク市工科大学の生物学者であるマーサー・ブルグラー氏は述べた。「ありがたいことに、リングイネフィンガーは彼らにとってよりストレスの少ない体験であることが分かりました。」
しかし、この実験はクラゲの痛みを研究したものではないとブルグラー氏は指摘する。数十億個のニューロンからなる脳を持つ人間とは異なり、クラゲは原始的で分散化された神経網を持ち、刺激には反応できるものの、痛みを処理したり意識を経験したりする能力は、私たちの知る限りでは欠いている。「クラゲは確かに傷つき、そして修復します」とグルーバー氏は言う。「これは、クラゲがどのようにストレスを経験するかについて興味深い疑問を投げかけます。もしクラゲが細胞の修復を活性化させているのであれば、それは痛みと似ているのでしょうか？」
クラゲは、生物学者が無害な方法で採取、監視、サンプル採取、そして観察したいと考えている多様な貴重な深海生物の一つに過ぎません。他にも、古代のガラス海綿や4000年前の黒サンゴ（ブルグラー氏の研究対象の一つ）などがいます。この冬、研究チームはオーストラリア近海での科学航海中に、実験室外でソフトロボットのテストを行う予定です。
「私たちはまだ深海のわずか5%しか探査していません。潜水艇やロボットで潜るたびに、新しい発見があります」とブルグラー氏は述べた。「もっと多くのことを知るまでは、これらの長寿生物に敬意を払わなければなりません。」
そのため、この新たな論文は、科学界における環境管理への要請の高まりと、貴重またはアクセスが困難な生態系における環境負荷の低い研究手法への要請を反映しています。「まだ主流ではありませんが、今後ますます主流になっていくことを期待しています」と、海洋生物学とテクノロジーを融合させ、サメの視覚を模倣するカメラや、クジラの生物音響学へのAIアプローチを開発してきたグルーバー氏は述べました。「私たちは、深海へのアプローチには注意が必要だというメッセージを発信しているのです。」
シナトラ氏によると、これはロボット工学にとっても斬新なコンセプトだという。「エンジニアとして、誰のために、あるいは何のために設計しているのかを考えます」と彼女は言った。「この場合、ユーザーは人間ではなく動物です。」
訂正：この記事の以前のバージョンでは、計画されている科学調査航海の海域を「オーストラリア、ニューカレドニア」と誤って記載していました。航海はオーストラリア周辺の海域とフランス領ニューカレドニアで行われます。
マリオン・ルノーは、フランス生まれ、中西部育ち、現在ブルックリンを拠点とするフリーランスの科学ジャーナリストです。彼女の記事は、『ポピュラーサイエンス』、『ニューヨーク・タイムズ』、『アトランティック』に掲載されています。
