未来の都市は藻類で照らされる可能性がある

トーマス・エジソンが 1879 年に最初の電球を開発して以来、光を生成する方法は驚くほどほとんど変わっていません。

LED 電球は最近電気代を大幅に削減しましたが、依然として同じ電源を使用しており、ほとんどの電力は依然として化石燃料の燃焼から得られているため、地球温暖化に寄与し続けています。

私たちは、従来の電気を使用する代わりに、自然自身のエネルギーを使用して光を生成する新しい方法を必要としています。

米国では数人の熱心な研究者が数年間生物発光藻類を研究してきましたが、藻類内の生物発光システム全体のマッピングに成功したことはありません。 デンマーク工科大学 (DTU) では、この分野でデンマーク初の研究を行っており、生物発光生物がいつか私たちの都市をターコイズブルーの光で照らす可能性があることを示しています。

ただし、これが現実になる前に解決すべき明確な課題がいくつかあります。 私たちは、生物発光生物から他の緑色生物、おそらくより効果的に発光できる高等植物に遺伝子を導入する必要があるかもしれません。

藻類は陸と海のどこにでも見られ、私たちが知っているように、生命にとって非常に重要です。

藻類というと海藻（大型藻類）を連想する人が多いですが、実際にはほとんどの藻類は微細藻類です。 これらの藻類は非常に小さいため、顕微鏡でしか見ることができません。

それらの中には、いわゆる渦鞭毛藻と呼ばれるものがあり、夜間に強い青色光を発します。 この現象は生物発光として知られており、生物が化学反応を介して光を生成します。

ブラジルからオーストラリアにかけての赤道付近の温暖な気候では、一年の特定の時期にその姿を見ることができます。

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人々は 2,500 年以上にわたってこの現象を海洋で観察してきましたが、関与する藻類とそれらがどのように光を生成するのかについては、驚くほどほとんどわかっていません。

藻類は振動すると青い光を発します。 捕食者が流れを作って泳ぐときや、沿岸水域で藻類が波にさらされるときなどです。

ルシフェラーゼ (酵素) とルシフェリン (光合成によって生成される分子) という 2 つの分子が光の生成に特に重要です。

藻類が障害を起こすと、一連の細胞化学プロセスが開始され、pH が低下します。 これにより、ルシフェラーゼ酵素が活性化され、ルシフェリンに結合し、酸化として知られるプロセスを介してエネルギーをルシフェリンに伝達します。 これは、私たちが青い光として認識するルシフェリンからのエネルギーの放出です。

これまでのところ、それは理論的にのみ示されており、実験によっては示されていません。

電気を利用するためにコンセントに差し込むベッドサイドのランプと同じように、生物発光藻類は光を発するためにエネルギーを必要とします。 しかし、藻類は別の源、つまり太陽からエネルギーを得ています。

彼らは太陽光を利用して光合成によってエネルギーを生成し、細胞レベルであらゆるプロセスを実行します。

藻類は、太陽電池によって電力を供給される小さな個別のランプとして想像できます。 彼らは日中に「充電」するので、一晩中青い光を放射することができます。

生物発光する動物、菌類、細菌が数多く存在します。 それらはすべて、光るのに必要なエネルギーを生成するために食物を必要とします。 藻類は太陽光と二酸化炭素 (CO2) を利用します。2 つの無尽蔵で環境に優しい、CO2 ニュートラルなエネルギー源です。

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私たちは、家、道路、駐車場などの照明に大部分の電力を使用します。 この電力は主に化石燃料の燃焼によって賄われており、これにより大気中の CO2 量が増加し、地球温暖化が促進されます。 したがって、私たちはより持続可能な光源を必要としています。

微細藻類は海水中で成長しますが、密閉容器内で成長する限り、生物学的ランプとして機能することができ、都市、店のショーウィンドウ、建物、道路、駐車場を照らす電球として使用できる可能性があります。

生物発光藻類は生物学的光の開発における最初の段階ですが、ランプで藻類を使用する場合には明らかな課題がいくつかあります。 藻類は光る前に動きを妨げられる必要がありますが、ランプではこれが問題となります。 さらに、エネルギー制限のため、比較的短期間しか点灯しません。

動かずに一晩中点灯できる生物学的ランプを製造するには、まったく新しい方向に沿って考える必要があることを意味します。

現在、私たちは、どの遺伝子が光を発するために使われているのかを正確に解明し、これらの遺伝子を他の光合成生物に移して、一晩中発光できる生物発光植物を作ろうとしているところです。

私たちはまだそこまで到達しておらず、何年もの研究が必要になるでしょう。 しかし、想像してみてください。植物が生み出す青い光に満ちた未来の街に足を踏み入れたら。

---------------- Videnskab.dk の一部である ForskerZonen でこの記事をデンマーク語で読んでください

Kristian Ejlsted は、教育キットとして教育に使用する生物発光藻類や、自宅で独自の生物発光藻類を栽培したい顧客向けに生物発光藻類を販売する Allumen IVS を設立しました。

翻訳者: キャサリン・ジェックス

スマート シティはテクノロジーやビッグ データをはるかに超えています。 それはテクノロジーを持続可能に、そしてそこに住む人々の生活を改善する方法で使用することです。

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