水の流れを「聴く」ウニの棘：自然界のセンサーが拓く水中技術の未来

ウニ（ウニ綱：Echinoidea）という生物は、一見すると海底に静かに佇む、棘に覆われた単純な構造の生き物のように思えるかもしれません。しかし、2026年初頭、研究者たちは驚くべき事実を明らかにしました。ウニの棘は単なる防御手段ではなく、水の動きを感知し、その流れを電気信号へと変換する能力を秘めているというのです。水が棘の表面を流れる際、そこに「電位」が生み出されることが判明しました。

この現象の鍵を握っているのは、ウニの棘が持つ「ステレオム（stereom）」と呼ばれる独自の勾配型細胞構造です。これは、微細な「架け橋」と空隙（ポア）が複雑に絡み合ったネットワーク構造であり、その空隙のサイズは棘の長さに沿って変化しています。この構造的な勾配が、水の流れに不均一な変化をもたらします。先端に向かってマイクロポアが小さくなることで、局所的な流速と圧力が強まり、それに比例して電気的な応答も増幅される仕組みです。

水から電気が生まれるメカニズムの根底には、「電気二重層（EDL）」という物理現象が存在します。固体材料と液体の境界では、極めて薄い表面領域で電荷が分離しています。水がこの微細な多孔質構造を通り抜ける際、イオンの移動と電気二重層のずれが生じ、測定可能な電位が発生します。つまり、水の流れそのものが電圧へと直接変換されるのです。

研究チームはこの自然界の優れた設計に触発され、人工的なモデルの再現に成功しました。3Dプリンターを用いて、セラミックやポリマーなどの素材で勾配構造を持つ「人工の棘」を作製したのです。実験の結果、これらの構造体も水流の中で出力信号を生成することが確認されました。特筆すべきは、勾配構造を持つサンプルが、均一な構造のものと比較して数倍もの高い電圧出力を示した点です。

この発見の意義は、単なるウニの生態解明にとどまりません。外部電源を必要とせず、複雑なナビゲーションシステムも介さずに、時間の経過とともに潮流をマッピングできる「自己給電型水中センサー」の実現に向けた大きな一歩となります。自然界の知恵を工学に応用することで、深海の観測技術に革命をもたらす可能性を秘めています。

この出来事は、私たちの地球が奏でる「音」に新たな響きを加えました。それは、静寂の中に潜む新しい音色とも言えるでしょう。これまで沈黙していた海洋の流れが、マイクを通した音響としてではなく、その「形態」を通じて電気的な旋律として可視化されたのです。

自然は決して技術を隠しているわけではありません。むしろ、太古の昔からその技術の中で息づいており、私たちはようやくその「読み解き方」を学び始めたに過ぎないのです。ウニの棘という小さな存在が教えてくれたのは、生命と物理現象が織りなす、美しくも合理的な調和の姿でした。