地球上の極楽鳥の羽は文字通り光を食べる

オスのオウゴンオオハナドリの求愛ダンスは、地球上で他に類を見ないものです。メスの愛情を得るために、オスは体で一種の衛星アンテナのような形を作り、魅惑的な青い帯を浮かび上がらせます。オスはこのように飛び跳ね、地味なメスの顔にカチッと音を立てます。メスは興味をそそられると同時に、恐怖も感じているように見えます。

他の種類のオウチュウは羽毛や行動様式がそれぞれ異なりますが、共通して注目すべき点があります。それは、黒い羽です。一見するとそれほど目立たないかもしれませんが、本日Nature Communications誌に掲載された研究によると、この羽は光の99.95%を吸収することが明らかになりました。これは、世界で最も黒い人工物質であるベンタブラックが吸収できる光の99.965%とほぼ同じ黒さです。そして、これはすべて、混沌とした森のように構造化された黒い羽のおかげです。

オスのオカメインコの黒い羽は光を食べます。これもまた金属です。一般的な鳥の羽は、枝から枝が分岐してフラクタルのように整然とした構造をしていますが、オカメインコの羽は不規則な樹木の森のように見えるからです（下の画像で比較してみてください）。

これが羽毛に無数の空洞を生み出す原因となっている。「光は羽毛に当たり、これらの空洞の中で繰り返し散乱します」と、論文の筆頭著者であるハーバード大学の進化生物学者ダコタ・マッコイ氏は言う。「散乱するたびに少しずつ吸収されるため、羽毛は黒くなるのです」（少し細かいことを付け加えておくが、羽毛は直接入射する光、つまりメスが立っている正面から来る光の99.95%を吸収する。四方八方からの光となると、この数字は96.86%程度になる）。これは特に奇妙なことだ。なぜなら、人間が作り出す超黒さは、混沌ではなく、構造の厳密なパターンに基づいているからだ。

これは構造吸収と呼ばれ、動物界における色素の働きとは根本的に異なります。例えばオウムの色素は、特定の波長の光を吸収し、他の波長の光を反射することで色として現れます。一方、フウチョウの超黒さの構造吸収の背後にある考え方は、光が構造の「森」の中で跳ね回り、吸収し続けるというものです。

オスの極楽鳥が物事を次のレベルへと引き上げるのには、非常に正当な理由があります。それはセックスです。素晴らしい極楽鳥とその誘惑のダンスの例に戻りましょう。闇の王子は翼で衛星アンテナを作り出し、印象的な黒の背景に印象的な青い帯を浮かび上がらせます。この青も構造色ですが、この場合は吸収ではなく構造反射です。つまり、構造の周りで光を反射し、角度によって変化する一種の光沢を生み出します。繰り返しますが、これは純粋な色素とは異なり、色素は光の特定の波長を反射または吸収するだけで、反射はしません。

「これらの羽の目的は、メスの目と脳を騙して、オスを照らす光が実際よりも少ないと思わせることにあると考えています」とマッコイ氏は言います。「ですから、メスの目には、周囲の世界が信じられないほど暗い黒い背景のすぐ後ろに鮮やかな青い点があるように見えても、その点はより明るく見え、光っているようにさえ見えるのです。」まるで宇宙に浮かんでいるように見えるかもしれません。

この繊細なダンスは傲慢さから生まれたものではなく、性淘汰によるものです。オスが派手なパフォーマンスを繰り広げるのは、メスが交尾相手を選り好みできるからです。なぜこのような進化を遂げたのかは今も議論が続いていますが、もしかしたら、昔は美しい羽根を持つオウチュウのオスが健康で寄生虫に感染していない証拠だったのかもしれません。メスは高慢なオスを選び、オス同士の競争が起こり、オスはますます派手なパフォーマンスを繰り広げるようになりました。そのため、今日では、真っ黒な羽根と美しい青い縞模様のオスが必ずしも健康的とは限らないのかもしれません。もしかしたら、オスはハッタリをしているのかもしれません。そうであれば、メスが地味なのも当然と言えるでしょう。これは、例えば夜間にカモフラージュしやすくするための適応ではありません。そうでなければ、オスもメスも派手なパフォーマンスを披露するはずです。

不思議なのは、なぜこの種の羽が鳥類でもっと多く見られないのかということです。結局のところ、羽に当たる光子のほぼすべてを吸収することで、鳥はいわば透明になることができるのです。「もしかしたら、これらの羽の防水性に本当に影響しているのかもしれませんし、生産コストが高いのかもしれません」と、カリフォルニア科学アカデミーの鳥類学・哺乳類学キュレーター、ジャック・ダンバッハー氏は言います。「何らかの欠点があるはずです。もしかしたら、摩耗が早くなり、交換頻度が高くなるのかもしれません。」

しかし、進化の過程で極黒の羽が極楽鳥にとって有用であると判断されたことは明らかであり、それはつまり、人間にとっても有用である可能性が十分にあることを意味します。極楽鳥の羽の黒魔術は文字通りより深いところまで及んでいるからです。マッコイ氏と彼女のチームは走査型電子顕微鏡を用いて羽の画像化を行いましたが、この技術では電子ビームが標本に静電気を帯び、画質を低下させる傾向があるため、羽を接地する必要がありました。

「顕微鏡で観察できるように、金でコーティングしました」とマッコイ氏は言う。「ところが驚いたことに、表面全体に5ナノメートルの金の層を塗ったにもかかわらず、まだ黒く見えました」。この超黒い羽根は、どうやらいつまでも超黒いままなのだ。

これは材料科学にとって素晴らしいニュースとなるかもしれない。研究室で作られる超黒色材料は、光の散乱を規則性に基づいて行う。例えば、小さな円錐状の物体が次々と表面を横切るように散乱する。これは、極楽鳥の金属を極限まで押し出す手法に比べれば、正確で優雅なクラシック音楽のようなものだ。エンジニアたちは、この混沌とし​​た性質を利用して、羽毛（そしてあなたの髪や爪も）を構成するケラチンから新しい材料を作り出すことができるかもしれない。特に、従来の超黒色材料は脆い傾向があるためだ。

「羽毛は本当に丈夫で、壊れにくく、しかも非常に安価な素材でできています」とマッコイ氏は言う。「ですから、3Dプリントやその他のシンプルで安価な方法で簡単に製造できれば、役に立つと思います。」

メタルファンの皆さん、おめでとうございます！極楽鳥の性的冒険のおかげで、新たな超ブラック素材があなたのもとにやってくるかもしれません。もしそれがメタルバンドの名前でないなら、そうすべきです。