イェール大学の生物物理学者アリソン・スウィーニー氏が率いる新たな研究は、シャコガイが組織内に生息する藻類の光合成に必要な太陽光を効率的に集める仕組みを明らかにしました。この研究はシャコガイと藻類の共生関係に光を当て、太陽光発電技術やバイオ燃料生産の進歩に役立つ知見を提供します。
西太平洋のパラオのサンゴ礁に生息するオオシャコガイは、藻類（Symbiodinium属）と共生関係にある。これらの藻類は、シャコガイの組織内に垂直に並んだ柱状に存在している。これまでの研究によると、シャコガイ内部の半透明の細胞層が入射光を散乱させ、これらの柱状構造を効果的に照らすことが分かっている。この最適な散乱作用によって光が希釈され、藻類全体に均一に拡散されるため、組織深部での光合成が効率的に行われる。
研究者らが開発した新しいモデルは、ハマグリの組織を通過する際の光の分布と強度の変化を考慮に入れています。この研究により、藻類は高強度の光よりも低強度の光をより効率的に捕獲することが明らかになりました。藻類を透明な組織で区切られた柱状に構造化することで、ハマグリはランダムな分布よりも効率的に光の分布を管理できます。
血圧を調節することで組織を膨らませる能力を持つハマグリは、光条件の変化に応じて藻類の柱の間隔を最適化することができます。この特性を考慮したシミュレーションでは、モデル化された効率は観測された67%と一致し、従来の農作物畑の3%や大型太陽光発電パネルの20～25%をはるかに上回りました。
この研究は、こうした生物学的効率を理解することが、太陽光発電技術やバイオ燃料生産の進歩に役立つ可能性を示唆しています。さらに、北方林も雲量や樹木の配置を通して、光合成を最適化するために同様の光再分配戦略を自然に採用しているのではないかと推測されています。
