3Dプリントされたヘビが砂漠の未知の野生生物を明らかに

テキサス大学エルパソ校（ UTEP ）の生物学者オセアン・ダ・クーニャ氏は、ポリ乳酸を使った3Dプリントに熱心に取り組んでおり、この技術の工学的特性は彼女の研究に非常に役立つ可能性がある。
最近、3D プリント技術の助けを借りて、この生態学および進化生物学の博士は、一見単純な質問に対する答えを探求しています。それは、「ウエスタンダイヤモンドバックガラガラヘビの捕食者は何か？」というものです。この種を理解し保護しようとしている生物学者たちは、ガラガラヘビが狩られているのを見るのは非常に稀であるため、答えが確実であるとは確信していない。ダ・クーニャ氏は、3Dプリント技術を使って、捕食者を引き付けるほどリアルなガラガラヘビの模型を作り、それを砂漠に配置し、動きを感知するゲームカメラを使って出現の可能性を監視するというアイデアを思いついた。
△砂漠に3Dプリントされたガラガラヘビの模型。近くをカメラで追跡中。画像提供: Oceane Da Cunha
エルパソ近郊の砂漠の地面の温度は、夏には華氏100度を優に超えることがあります。ダ・クーニャさんは、プラスチックのヘビが熱で柔らかくなり変形して本物そっくりの魅力を失ってしまうため、自分のアイデアが失敗するのではないかと心配していた。しかし、Ultimaker 3D プリンターで使用されている繊維 Colorfabb ポリ乳酸 (PLA) は融点が 140°F であるため、砂漠の最高気温でも硬さを保つことができます。ヘビの模型はテストを生き延び、その結果得られた野生動物のビデオのいくつかが証明しているように、意図したとおりに機能しています。
△カメラが捉えた野生動物
「解剖学研究用に作られたリアルな 3D プリントモデルを見たときに、このアイデアが浮かびました」とダクーニャ氏は語ります。「解剖学的にリアルなガラガラヘビのモデルを作れることに気付きました。これは重要なブレークスルーになる可能性がありました。これまでフィールドリサーチで使用されていたヘビのモデルは粘土で作られており、粘土のような外観でしたが、その効果は限られていました。これまで、研究に使用できるほど本物そっくりのヘビのモデルを作成するのに、これより実用的でコスト効率の良い方法はありませんでした。そして、捕食者を確実に引き寄せるほどリアルなヘビを作成する唯一の方法は、研究に使用できるほど本物そっくりのヘビのモデルを作成することでした。」
△生態学・進化生物学の研究者、オセアン・ダ・クーニャ氏（ここに写っているのは本物のヘビです）。画像クレジット: ダニエル・ヒュークリン
実際、彼女の鋭い洞察力とアイデアを現実のものにしたいという願望は、野生生物研究そのものよりも、ものづくりの本質に沿ったものです。なぜなら、このアイデアは、3D プリントと実際の製造業とのさまざまな関係をある程度反映しているからです。まず、特定の課題を解決するために必要なツールが、今ではいかに簡単に作成できるかを示します。第二に、誰が製造者になれるのかという疑問に対する答えは、より幅広いものになりました。なぜなら、アイデアを持った発明家が製造者になれるからです。ダ・クーニャ自身も一時的にメーカーになった。UTEPキャンパスのGaiaメーカースペースには12 台のUltimaker 3Dプリンターがあり、そのすべてが彼女のためにガラガラヘビの模型を作るのに使われていた。
「GAIA スタッフの教育技術者であるヘクター・ルーゴ氏は、このプロジェクトで大きな助けとなりました」とダ・クーニャ氏は指摘します。「彼は博物館からガラガラヘビの死んだ標本を持ってきて、まずはそれをモデル化するように依頼しました。ルーゴ氏は 3D スキャナーと Skanect および Qlone ソフトウェアを使用して、特に鱗の質感を含めて、動物の形状を正確にキャプチャしました。Autodesk Fusion 360 と Meshmixer を使用して、結果として得られたモデルを彫刻し、3D プリント用に準備しました。」
△テキサス大学エルパソ校の GAIA メーカースペースにある Ultimaker 3D プリンター。写真提供: ヘクター・ルゴ
ある時点では、GAIA Makerspace のすべての Ultimaker 3D プリンターがガラガラヘビの模型の作成に忙しくしていました。ヘビは 2 つの部分に分けて印刷されました。胴体 (プリンターに収まるようにヘビのように曲げられました) と頭部が取り付けられました。このようにして、約 4 時間で印刷された赤ちゃんヘビのモデルや、約 9 時間で印刷された 80 センチメートルの成体のヘビのモデルなど、さまざまな成長段階を表すヘビのモデルが制作されました。（製作時間は胴体部分です。頭部は別途印刷して取り付けました。）合計34体のガラガラヘビの模型が印刷されました。 Da Cunha は、ウエスタンダイヤモンドバックスネークの色に合わせて各モデルを手描きしました。
発明家らしく、ダ・クーニャとルーゴはさらなるものを望みました。ダ・クーニャ氏は、この模型は視覚的には正確だが、嗅覚的にはリアルではないと述べた。「モデルに香りを取り入れる方法を考えた」と彼女は言うが、それを実現する実用的な方法は見つからなかった。これは欠けている部分です。砂漠の捕食動物（コヨーテ、アナグマ）の中には、視覚だけでなく嗅覚にも頼っている動物もいます。同時に、ルーゴ氏はリアルな動きを実現するためにサーボを追加したいと考えていました。これも非現実的であることが判明したが、彼女は将来に向けてその考えを諦めていないと語った。いずれにせよ、これらのリアルなヘビの模型は、砂漠に隠された生命を私たちに明らかにするのに効果的であることが証明されているため、欠けているものは模型が伝えるほど重要ではないことが判明しました。
ダ・クーニャさんは週に2回砂漠へ出かけてヘビのモデルをチェックし、SDカードを交換してカメラが何を捉えたかを調べている。これまでに観察された捕食動物には、コヨーテ、シジュウカラ、キツネ、野良動物などが含まれます。漫画は動物について何かを教えてくれるかもしれませんが、これはまさに現実の捕食動物です。撮影中に、ガラガラヘビの別の天敵である、ガラガラヘビを食べるヘビ、キャリッジウィップも発見された。
しかし、おそらくヘビのモデルがうまく機能するという最良の証拠は、捕食者の行動ではなく、獲物の行動に見ることができるでしょう。「鳥が怖がるのを見たことがあります」と彼女は言う。「鳥は3Dプリントされたヘビにすっかり魅了され、本能的な攻撃的な反応を示すのです。」

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