韓国の研究チームがスミレが種子を一つずつ順番に弾き出す原理を明らかにした。果実の莢が乾いて内側に折りたたまれる過程で力が特定の位置に集中し、この力の中心が移動しながら種子を順番に押し出す仕組みである。研究チームは、この原理が今後、創傷縫合装置やソフトロボットの設計にも活用できると説明した。
科学技術情報通信部は、ヒョン・ユボンソウル大学生命科学部教授、キム・ホヨンソウル大学機械工学部教授、チョン・ソヒョンDGIST（テグ慶北科学技術院）ロボット及び機械電子工学科教授の共同研究チームが、スミレの果実の莢の構造を分析し、このような種子放出の原理を解明したと19日に明らかにした。研究結果は国際学術誌「サイエンス（Science）」にこの日に掲載された。
スミレは身近に見られる植物だが、種子を拡散させる方式はかなり独特である。多くの植物は果実がはじける際、種子を一度に四方へ撒き散らす。これに対しスミレは、細長い袋状の果実の殻である「莢」が乾きながら内側へすぼまる力を利用して、種子を一つずつ弾き出す。
このとき種子を順番に発射するには、単に強い力だけでは不十分である。種子が置かれた位置に合わせて、力が作用する地点も一緒に移動しなければならない。ロボット工学では、このような動きを作るために通常モーター、センサー、制御装置が必要だ。だがスミレは、別個の装置なしに莢の形状と折りたたみ方だけでこれを実現する。
研究チームは、スミレの莢が乾くにつれてファスナーが閉じるように順次折りたたまれる動きに着目した。研究チームはこれを「ジッパリング（zippering）」動作と説明した。莢には折りたたみを誘導する部分と、種子に直接力を伝える薄い膜構造が併存する。莢が折りたたまれると、この膜に沿って力が種子のある地点に集まり、その地点が前方へ移動しながら種子を順番に押し出す。指で前側の種子から一つずつつまんで弾くのに似た原理である。
実際のスミレ試料とそれを模した人工装置を比較し、莢の断面形状も分析した結果、スミレの莢の断面は力を効果的に集められる半円形構造に近いことが分かった。莢の両端の形状と幾何学的条件がかみ合い、折りたたまれる際に生じる力が拡散せず、種子のある場所へ集中するということだ。
研究チームは、今回の事例を「物理的知能」の事例とみなせると説明する。物理的知能とは、複雑な電子装置や計算がなくても、物体の形状、材料、動き自体が機能を果たすよう設計された特性を指す。今後、配線やバッテリー、モーターを最小化しつつ特定の地点に力を集中させる必要がある創傷縫合パッチ、組織をやさしく把持したり切除する生体模倣装置などに活用できる。
研究チームは「スミレは最小限の資源で効率的に力を伝達するよう、莢の構造を進化させてきた」とし、「複雑な装置なしにデザインだけで精巧な動きを実現するソフト素材と医工学分野の研究に資するだろう」と明らかにした。
参考資料
Science(2026), DOI: https://doi.org/10.1126/science.aed2953