微生物とエレクトロニクスとマインドフルネス
金属を呼吸するバクテリア
今回紹介するのはサンダーボルトプロジェクトの「生命の電気」シリーズの「微生物エレクトロニクスのマインドフルネス」です。何とも不思議なタイトル。
エレクトロニクスとは「コトバンク」によると、
アメリカの電気電子学会（IEEE）はエレクトロニクスを「電子デバイスで構成された科学技術とその応用をいう」とし、JISでは「科学技術の一部門で、真空、ガス、半導体現象、および同現象を応用した装置ならびにその応用技術」と定義している。
……これだけではエレクトロニクスの性格づけには不十分であるとして、エベリット（1900―1986）は同学会誌に「情報を収集処理し、これを必要な場所に送り、そこで機器を制御したり、直接人間に役だつ情報を提供するもので、人間の感覚や頭脳を補うことに関する科学技術である」とすべきだと提案している。今日では装置に重点を置いた見方と、機能に重点を置いた見方の両者を含めたものとして理解されている。
マインドフルネスとは、
自分の身に今起きていることに意識を集中させて、自分の感情・思考・感覚を冷静に認識して、現実を受け入れること
瞑想に関心がある方でしたら、よく耳にする言葉だと思います。ですが微生物とエレクトロニクスとマインドフルネスがどうつながるのか？
微生物とは、フリーエネルギーの飯島秀行氏によると、
生命とは宇宙に遍満する微生物を指します。
微生物というと、顕微鏡の中でチクチク動いている生き物を、イメージする人が多いと思いますが、目に見えない微生物が集まって、目に見える物質を構成しているのです。
空は宇宙に遍満する質量であり、エネルギーでもあるのです。だから微生物は、生命であり、神なのです。
神は宇宙に遍満するエネルギーと質量を意味し、エネルギーと質量のことを微生物と称します。
微生物とは、これが微生物であって、あれは微生物ではない、というものではなく、すべてが微生物の存在なのです。表面的な言葉に左右され、内面的メカニズムを無視する結果、矛盾が生じるのです。
大宇宙には、微生物以外、何も存在しない、という事です。
飯島秀行氏は花壇に肥料の代わりに電気を流して育てる実験などもされていました。引用した文中の”微生物”を”電気”に置き換えると、電気宇宙論になります。
ロバート・ベッカー博士は「生物も非生物も、すべての物質は究極的には電磁気的な現象である」と言います。また「生命の基準は、組織化、情報処理、再生、リズムに集約される。面白いことに、これらの条件をすべて満たしているのが、半導体の結晶の活動である」「水イコール生命という仮定を取っ払うと、結晶説の信憑性が高まる」と。
生物と非生物を別物だと区別するのは人間の感覚です。電磁気的な現象だという見方をすると共通するものが浮かび上がってきます。
この動画の中で「生命は最終的に水と空気によって定義されるのではないことを忘れてはならない。生命とは、有機体の生物学における分子エレクトロニクスによって定義される」という言葉が出てきます。分子エレクトロニクスとは何でしょうか？
分子エレクトロニクスとは、ひとつの分子の中を電流がどのように流れているのか？ それをどのように電子回路に応用できるのかといった研究のようです。分子をひとつの電気回路として考えるようです。そうすると、生物も生物でないものもすべて分子で出来ているわけですから、生物と非生物の垣根が取っ払われてしまう訳です。
地球上には、人間の常識を覆すような物質で成長する微細な生命体が数多く存在します。電気を食べて呼吸できるバクテリアもいます。金属を呼吸するバクテリア、ちょっと想像できませんが。
光合成は、植物の葉緑素に太陽光が当たると電子を生成して二酸化炭素を固定し有機物を作ります。しかし、これらの金属を呼吸できるバクテリアは光合成はせず、電極から電子を取り出し、太陽光を必要とせず電気を与えて、ある種の生物学的、有機物質を生産させることができるそうです。しかも微弱ですが発電もします。
最初の問、微生物とエレクトロニクスとマインドフルネスがどうつながるのか？ 私たちは普通、五感では電磁波を感じることはできません。もし、電磁波が見えたり聞こえたり匂いをかげたりしたら、かなり混乱するかもしれません。人工的な電磁波が無かったとしても、太陽や他の惑星、銀河から四六時中届いているわけですから。ですから電磁波には鈍感にできているのかもしれません。だからそれが逆に電気の存在が人間にとって死角になってしまうのかもしれません。不思議な微生物の世界を想像しながら、瞑想とまで言いませんが、その現実を受け入れるときかもしれません。
以下は「Tech Update: Bacteria eating and breathing electricity」からの引用です。
電気を食べて呼吸するバクテリア
再生可能な資源を使って、電気を食べたり吸ったりできるバクテリアを使って、私たちが使えるものを作るにはどうしたらいいか？
「オーストラリアは土地も太陽も風も豊富ですが、人が住んでいない地域なので、これは非常に有効です」と、アシュレイ・フランクス博士は言います。
アシュレイ・フランクス博士は、オーストラリア・メルボルンのラ・トローブ大学の研究者です。
今日は、私の大それたアイデアについてお話しします。電気を食べて呼吸できるバクテリアについてです。
バクテリアと電気について話すとき、私たちが実際に話しているのは、バクテリアがエネルギーを得る方法についてです。このアイデアは非常に興味深く、珍しいものに思えるかもしれませんが、すべての生物はエネルギーを得ることができるということに帰着します。私たちがエネルギーを得るとき、おいしいミートパイを食べ、トマトソースを食べ、実際にこれを食べますが、これはオーガニック食品です。酸素がなければ、私たちはあまりうまく生きられません。
しかし、私たちの世界には、酸素がなくても生存し、呼吸を続けることができるバクテリアがたくさんいます。これらの細菌ができることは、代替電子受容体と呼ばれるものを利用することです。酸素は私たちの電子を受け入れてくれますが、これらのバクテリアは別のものを使うことができます。
私の研究室が興味を持っている興味深いバクテリアのひとつに、金属を呼吸できるバクテリアがあります。これは酸化鉄の塊で、錆のような固形物です。これは金属ですが、表面に緑色で座っているバクテリアは、実は金属を呼吸しています。つまり、有機物を食べ、パイを食べながら、金属を呼吸することができるのです。
ここでの違いは、金属はそれ自身の外側にある何かの大きな塊であるということです。私たちのように酸素を吸うことはできず、実際の金属の塊に触れて電気を放出しなければなりません。
なぜこれが面白いかというと、電極を付けるとバクテリアが呼吸している電気を実際に集めることができるからです。このシステムの中に電極を入れると、バクテリアが電子を電極に吐き出し、それを電流として集めることができます。
興味深いのは、ミートパイだけでなく、世界中のあらゆる種類の有機物を、このバクテリアは利用できるということです。というのも、微生物燃料電池と呼ばれるシステムのようなものに入れると、実際に電池のように作動することができるからです。
バクテリアは食べたり、呼吸したり、電気になります。これをシステムに入れると、一緒になって少量の電気を作り出します。これらのバクテリアは、世界中どこでも見つけることができます。通常は酸素のない地中にたくさんいて、さまざまな有機物を分解し、電気を供給してくれるのです。
人々は、これはとてもエキサイティングなことだ、世界中の電力問題を解決できる、なぜならバクテリアにゴミを食べてもらって電力を生産すればいいのだから、と思うことがよくあります。しかし、問題は、バクテリアは小さいので、わずかな量の電気しか作れないということです。そのため、電流や電圧の出力は非常に小さいですが、それでも非常に有益な処理を行うことができます。
アメリカ海軍では、海底の土の中にこのような電極を敷き詰めて使っています。電力はそれほど大きくありませんが、この装置でできることは、バクテリアが喜んで食べている間、実際に装置をどこかに置き去りにして、長い間、長い間、食べ続けるので、戻って電池を交換する必要がありません。熱帯雨林にセンサーを設置したり、川にセンサーを設置したり、小さなデバイスに電力を供給したい場合、これを実際の泥の中に入れれば、バクテリアが喜んで電極に電気を吸い、小さなデバイスに電力を供給してくれます。
私たちの研究室では、電極に付着したバクテリアが呼吸している様子を観察することが最も興味深い点です。このバクテリアにはさまざまな種類があり、これはその写真ですが、このバクテリアは実際にこの電極に近づき、電極に触れて呼吸することができます。
つまり、酸素のない部屋であなたと私が手をつないで、誰かが壁に触れれば、みんなで一緒に呼吸ができるようなものです。バクテリアは、この特殊なピロンとシトクロムを生成しているからこそ、このようなことができます。
（略）
しかし、先ほどから申し上げているのは、今のところ、これはバクテリアが電気を食べている……あ、すみません、これはバクテリアが電気を吸っているのですが、今度はバクテリアが電気を食べることもできるということなのです。というのも、私が申し上げたのは、電極に出たエネルギーであるミートパイから、電気またはエネルギーの伝達が行われるということです。
しかし、環境中に存在するバクテリアの中には、電極から電子の形でエネルギーを受け取り、それを食料源や動力源としてさまざまなプロセスを行うことができるものがあります。多くの人は、この現象を『マトリックス』のような奇妙な話だと思うかもしれませんが、一般的には”光合成”と呼ばれています。
植物は葉緑素に太陽光を当て、電子を生成して二酸化炭素を固定し、私たちの有機物を作っています。しかし、私たちが発見したバクテリアは光合成をしませんが、電極から電子を取り出せるので、太陽光を必要とするのではなく、実際に電気を与えて、ある種の生物学的あるいは有機物質を生産させることができます。
先ほど申し上げたように、石油は有機物の一種です。ですから、再生可能な資源から生産できる電気をバクテリアに与えて、私たちが使用できるものを生産させることができます。（引用終わり）
［要旨］
この「Electricity of Life」のエピソードでは、”重要な生物学的な必需品”という私たちの常識を超えた、微細な生命体が物理的な物質とどのような相互作用をしているのかに注目します。また、私たちの身近にあるこの小さな世界を視覚化する一助になればと願っています。
微生物エレクトロニクスのマインドフルネス
Mindfulness of Microbial Electronics
私たちのように酸素の豊富な大気圏で生まれた人間は、目に見える生物から生命の必要性を何気なく理解しているかもしれません。魚の場合は水から取り出し、空気を吸い、たくましい生命体は水を飲み、数週間、数ヶ月の間、水を保持します。私たちの周りの酸素が豊富な環境は、私たちのスキーマ（輪郭、枠組）に影響を与えています。
しかし、生命は最終的に水と空気によって定義されるのではないことを忘れてはなりません。生命とは、有機体の生物学における分子エレクトロニクス※によって定義されます。
地球上には、人間の常識を覆すような物質で成長する微細な生命体が数多く存在します。カナダ、ニューファンドランド島の沖合370マイルの地点で、タイタニック号の残骸が発見されました。タイタニック号の沈没船は、水深2.5マイル（4023m）、海水の重さにして12,500フィート（3810m）の海底に沈んでいました。この歴史的な船の船体に生えていたのは、かなり歴史的な生物学的発見でした。
巨大な微生物のマットが船の表面に沿って移動し、船を錆びさせたのです。その保護膜の中で、電気的なコミュニケーションのパルス（持続時間のきわめて短い電流または変調電波）によって、多種多様なミクロの生物が超個体として協調して動いていました。コロニーの中には、古くからの古細菌を含む、現在知られている３つの有機生命体の全領域の生命体が含まれています。
化学的な電気信号を使って、生物は互いに成長の必要性の一部を伝え合い、見事な同居生活を送っています。人間の言葉でいえば、小さな生命体が金属を食べているのではなく、金属を呼吸しているようなものなのです。
（鉄酸化プロテオバクテリア）
この考え方が奇妙なのは、私たちが生活のあらゆる場面で必要なものとして、空気を吸うという経験に慣れ親しんでいることと、それが実際に関与している分子エレクトロニクスに馴染みがないことに起因しています。
私たちの身体は、生命エネルギーを生成する際に、分子の分裂と再結合のプロセスの最後に、呼吸した酸素を電子受容体として利用しています。同じ目的で鉄や硫黄を使う微生物もいます。
ここでは、玄武岩の表面の微細な部分に差し込んでいる様子を見ることができます。実際に、自然界にはウランを利用する種が存在します。それらは、放射線によって頻繁に傷つけられるDNAの校正と修復に高い回復力を発揮しています。この地球や他の星で、生命が持つ多様なエレクトロニクスを思い出させてくれます。
そして、さまざまな微細な生物の大きなコロニーが、私たちの一見、不浸透性（物が液体・気体・熱・光・粉塵などを通さない）の物体に見える工業製品のひとつで高度な錬金術を行なっているとき、私たちの目に見えない生態系がいかに多いかを思い知らされます。
珪藻は海の宝石と呼ばれる微細な光合成生物で、二酸化ケイ素を吸収し、水の分子と結合してガラスの殻を作ります。
珪藻は少なくとも10万種存在し、そのひとつひとつが、現実のありのままの分子を組み合わせて、ナノメートル単位の複雑なデザインを形成することで、極めて独創的な殻を育てています。
顕微鏡のスライドに池の水を入れ、その中に小さな斑点が見えるとします。レンズを通すと、その微粒子は固まりや不確かな植物でできた小さな孤立したものであり、単細胞生物に囲まれていることがわかります。
このように、身近にある小さな夾雑物（あるものの中にまじっている余計なもの）を拡大して見ることで、私たちはスケール感を感じ、私たちの周りにある物質と相互作用しながら繁栄している膨大な量の生命を、より正確に理解することができます。
土や泥の隅々に、自然のままの水の一滴一滴に、あらゆる化学反応を起こした生命が存在します。
物理的な世界の電気から作り、巧みに操る（利用する）。
──おわり
資料
「金属を呼吸するバクテリアの発見がエレクトロニクスを変える」と「分子エレクトロニクスの誕生」から引用します。
金属を呼吸するバクテリアの発見がエレクトロニクスを変える
研究者らは、金属を呼吸できるバクテリアの珍しい性質を発見した。
［キーポイント］
シェワネラ・オネイデンシス Shewanella oneidensis（金属無毒化細菌）が特定の金属や化合物を”吸い込む”ことを発見。
この細菌は、電子の移動に使用できる物質を生成する。この発見は、医療機器から新世代のセンサーまで幅広い応用が期待される。
研究者らは、ある細菌が金属や硫黄化合物を”吸い込む”ことができるという珍しい性質を発見し、電子機器、エネルギー貯蔵、医療機器を改善できる材料を作り出した。
具体的には、嫌気性細菌のシェワネラ・オネイデンシスは、グラフェンと同様にエレクトロニクスを転送できる材料である二硫化モリブデンを生成できると、この研究を実施したエンジニアのチームを持つレンセラー工科大学のプレスリリースで説明されている。
工学部のシェイラ・ソーヤー教授は、科学者たちが関連するプロセスを完全に調査し、それを制御することを学べば、今回の成果は「重大な可能性を秘めている」と考えている。
この発見がもたらす可能性のある応用のひとつは、湖やその他の水域の生態系の健全性を調べるために使用される新世代の栄養センサーを開発することに応用できるかもしれない。微生物の集合体であるバクテリア・バイオフィルムは、過剰な栄養塩をリアルタイムで追跡し、有害な藻類の繁殖やその他の水問題への対処に役立つ可能性がある。
この研究を主導した博士研究員のジェームズ・リースは、彼らの研究が持つ意味について次のようにコメントしている。
「特定の地球化学的・生化学的環境に適応した細菌は、場合によっては、非常に興味深い新規物質を作り出すことができることがわかった」
「私たちは、それを電気工学の世界に持ち込もうとしている」
シェワネラ・オネイデンシスの珍しい点は、電子を転送するためのナノワイヤーを作れることで、この事実は「既に作られている電子デバイスに接続するのに適している」とソーヤーは詳しく説明し「生物界と人工界のインターフェースは、魅力的だ」と言っている。
分子エレクトロニクスの誕生
ひとつの分子の中を電流がどのように流れているのか？
分子は通常のマイクロエレクトロニクス部品の動作を模倣することができるのか、あるいは新しい電子機能を提供することができるのか？
ひとつの分子にどのように対処し、電気回路に組み込むことができるのだろうか？
分子デバイスをどのように相互接続し、複雑なアーキテクチャに組み込むことができるのか？
これらの問題や関連する問題は、決して新しいものではなく、本章で後述するように、何十年も前にすでに提起されていたものである。違いは、少なくとも、定量的な実験と理論の結果を提供することによって、通常の科学的な方法で、これらの問題に取り組むことができるようになったということだ。この20〜30年の間に、ナノ加工技術や電子輸送の量子論が進歩し、分子を基本構成要素とする初歩的な電気回路の基本特性を探り、理解することができるようになったのである。しかし、冒頭で述べたような疑問に対する決定的な答えがまだ見つかっていないことを強調しておきたい。しかし、ここ数年で飛躍的な進歩があり、いくつかの概念や技術はすでに確立されている。その意味で、本書の主要な目的のひとつは、そのような進歩のレビューであるが、より重要なのは、本モノグラフが、分子エレクトロニクス分野を次のレベルに引き上げるべき新しい世代の研究者に確かな基礎を提供することを意図している点である。
最後までお読みいただき、ありがとうございました。