微生物および生化学技術ジャーナル

概要

微生物が鳥の飛行に関連する複雑な生体力学的問題の解決にどのように役立ったか

テアガルテン リンガム ソリア

鳥の羽は、最も強靭な天然エラストマー性バイオポリマーであるβ-ケラチンでできています。β-ケラチンの繊維と基質組織はほぼ分離不可能な結合をしているため、直径数ナノメートルの細いフィラメントを除き、羽毛の主な支持構造である羽軸と羽枝の繊維階層を確認することは事実上不可能です。従来の構造決定方法の限界を回避するために、生物学的構造問題の解決に初めて微生物が使用されました。羽毛に自然に寄生する真菌を実験室条件下で羽毛に増殖させました。仮説としては、真菌が基質を優先的に分解し、繊維成分を放出するというものでした。その結果、微生物は初めて真の羽毛マイクロファイバー階層を明らかにしました。これには、β-ケラチンで知られている最も太い繊維が3倍含まれていました。これらの繊維は、フリーダウン羽毛のように断続的な節のシステムを示していることから、合胞体小羽枝と名付けられました。羽軸と羽枝の側壁も同様に調査され、羽毛では初めて交差した繊維構造が明らかになった。両発見は、羽毛の破壊作業性の高さなど、生体力学的に重要な意味を持つ。