ハスは、泥どろの 池に そだつ 花です。それなのに、葉は きれいに 見えると いわれます［1］。

むかしから、この きれいさは 大事に されて きました。ぶっきょうでは、ハスの きよらかさが たっとばれて きたと いわれます［1］。

では、つるつるの 葉だから、よごれが すべり おちるのでしょうか。それとも、ほかに ひみつが あるのでしょうか。

ハスは、泥水の池に育ちます。それなのに葉は清潔に見えるので、昔から不思議に思われてきました。仏教でハスの清らかさが尊ばれてきたのも、泥の中にいながら葉が清潔に見えることが理由の一部だと、研究者が書いています［1］。

ここで、ふつうはこう考えたくなります。表面がつるつるにみがかれたようになっていて、汚れがすべり落ちるのだろう、と。

ところが、植物の表面を顕微鏡で見つづけた人が、この考えとは反対の結果にたどりつきました。

ハス（Nelumbo nucifera）は泥水にすむのに、葉は清潔に保たれる。仏教でこの清らかさが尊ばれてきた理由の少なくとも一部は、そこにあると研究者は述べる［1］。

素朴な予想は、表面がなめらかで汚れがすべり落ちる、というものだろう。だが、この予想は植物表面の観察と洗浄実験によって覆された。以下では、その経緯と機構、応用を順に読む。

ドイツの ボン大学の バルトロットさんは、1970年代の おわりごろから、植物の 表面を 電子顕微鏡けんびきょうで 見て きました。1977年には、2100しゅるいほどの 植物の 写真を 発表しました［2］。

ハスの 葉を 大きく すると、まるい でっぱりが びっしり ならんで います。1ミリの 線の 上に、おおまかな 計算で 60こ ほどです［5］。

その でっぱりの 上には、もっと 細い ワックスの くだが はえて います。ワックスは、水を はじく あぶらの ような ものです。くだの 太さは、1ミリの 1万分の 1 ほどです［5］。

でも、でこぼこの 葉が、本当に よごれに 強いのでしょうか。

2100種類の植物の表面

ボン大学のバルトロットは、1970年代の後半から、走査型電子顕微鏡で植物の表面を調べていました。1977年には、被子植物およそ2100種と裸子植物45種の表皮の写真を発表しています。ただし、当初はドイツ語圏の植物学の雑誌にとどまりました［2］。

二重のでこぼこ

ハスの葉の表面には、数マイクロメートル（1000分の数ミリ）ほどの丸い突起が、びっしり並んでいます［6］。1平方ミリメートルあたり3,431個という数え方があり、比べた別の植物は1,265個でした［5］。単純に計算すると、1ミリの線の上に60個ほど並ぶことになります。

その突起の上には、ワックスでできた細い管が生えています。長さは0.3〜1マイクロメートル、太さは80〜120ナノメートルで、太さは1ミリの1万分の1ほどです［5］。「毛」と説明されることもありますが、実際は結晶の細い管です［6］。

バルトロット（Wilhelm Barthlott、ボン大学）は1970年代後半から走査型電子顕微鏡で植物表皮を調べ、1977年には被子植物約2,100種・裸子植物45種の写真を発表した。ただ、この仕事は当初ドイツ語圏の植物学誌にとどまった［2］。

その中でハスの葉には、乳頭状の突起が密に並び、突起の上にワックスの細管が生えた二重の構造があった。細管は長さ0.3〜1μm、太さ80〜120nmで、突起は1mm²あたり3,431個（比較した別の植物は1,265個）と、密で細かいと報告されている［5］。突起の大きさは数μm程度とされるが［6］、資料によって数字に幅があるため、ここでは目安にとどめる。日本語の解説で「毛」と書かれるものの実体は、ワックスの結晶の細管である［6］。

では、この構造は汚れの落ちやすさにどう関わるのか。それを確かめる実験が、1997年に報告された。

1997年、バルトロットさんと ナインフイスさんは、ある じっけんを しました。葉を わざと よごして、人工の 雨や きりで あらう のです［3］。

水を はじく でこぼこの 葉では、水玉が ころがり おちるだけで、よごれが ぜんぶ とれました［3］。

反たいに、つるつるで 水に ぬれやすい 葉は、めだって よごれて いました［4］。

ふたりは この しくみを「ロータスこうか」と 名づけました。ロータスは、ハスの えいごでの 名前です［3］。

ただし、これは くらべた 葉の 話です。どんな でこぼこの 葉でも 同じに なる、という 意味では ありません。

それでは、水玉は どうやって よごれを もって いくのでしょうか。

1997年、バルトロットとナインフイス（Neinhuis）は、論文「聖なるハスの清らかさ、あるいは生物の表面での汚染からの脱出」を発表しました。汚した葉を人工の雨や霧で洗うという実験です［3］。

結果は、つるつるの予想と逆でした。水をはじく粗い葉では、水滴が転がり落ちるだけで汚れの粒が完全に取れました［3］。一方、なめらかで水になじみやすい葉は目立って汚れ、粗くて水をはじく葉はいつも清潔でした［4］。「なめらかなほど汚れにくい」とは限らない、ということです。

2人はこの現象を「ロータス効果」と名づけました［3］。ただしこれは、この実験で比べた葉について言えることです。粗ければどんな表面でも汚れが落ちる、という意味ではありません。

次の疑問は、水玉がどうやって汚れを連れていくのか、です。

1997年、バルトロットとナインフイス（Christoph Neinhuis）は、論文 “Purity of the sacred lotus, or escape from contamination in biological surfaces”（Planta 202巻、1〜8頁）で、汚した葉を人工の雨や霧で洗う実験を報告した。水をはじく粗い葉では、水滴が転がり落ちるだけで汚れの粒子が完全に取り除かれた［3］。

比較すると、なめらかでぬれやすい葉は目立って汚れ、微小な粗さをもつ撥水性の葉は常に清潔だった［4］。つまり「なめらか＝汚れにくい」は成り立たない。この現象が「ロータス効果」と名づけられた［3］。ただし結果は、比べた葉での条件つきの現象であり、ぬれやすい表面まで含めて一般化することはできない。

では、なぜ粗い表面では水滴が汚れを持ち去れるのか。次に、その機構を読む。

葉の 上の ほこりや カビの ほうしは、ほんの 少ない 点でしか、葉に くっついて いません［4］。

そこへ 水玉が ころがって くると、水玉の ほうが つぶを しっかり つかみます。つぶは 水玉に のって、葉から はこばれて いきます［4］。

水玉が ころがる わけも あります。水玉は、いちばん 高い でっぱりの 先だけに ふれて います。でっぱりの あいだの 谷には、空気が とじこめられます［5］。

たとえば、歯ブラシの 毛先に 水玉を のせた ようす、と 考えると 分かりやすいかも しれません。ただし 本当の でっぱりは、もっと ずっと 細かい ものです。

はなれる ときも、でっぱりは 1つずつ じゅんに はなれます。だから くっつく 力が 小さく、水玉は 転がります［5］。

汚れの粒は、少ない点でしか葉に触れていない

葉の上のほこり、カビの胞子、微生物などの粒は、ごく少ない点でしか葉に接していません。そこへ転がってきた水滴は、粒をより強くつかむので、粒は水滴に乗って運び去られます［4］。雨が「そうじ屋」になるわけです。

水玉が転がる理由

水滴が触れるのは、いちばん高い突起の先だけです。突起の間の谷には空気がとじこめられます。水滴を引き離すときも、突起が1つずつ順に離れていくので、付着力が小さく、水が転がります［5］。歯ブラシの毛先に水玉をのせた様子に似ていますが、本物の突起はそれよりずっと細かい構造です。

この葉では、水滴と葉が作る角（接触角）が約163°と報告されています。180°で完全な球なので、水玉はほぼ球に近い形になります［5］。

汚れの粒子（ほこり、菌の胞子、微生物）は、少数の点でしか葉に接していない。転がる水滴は粒子をより強く保持するため、粒子は水滴に乗って除かれる［4］。

水滴が転がる理由は、構造から説明されている。低い圧力のもとでは、水は最も高い突起の先にしか触れず、突起の間に空気がとじこめられる。引き離す際にも突起が1つずつ順に離れるため、付着力が小さい［5］。新鮮なハスの葉の静的接触角は163°だが、論文自身は、接触角だけでは植物どうしの比較に向かないと述べる。差をよく表すのは水滴の付着力で、ハスは8〜18µN、比較した種は28〜127µNだった［5］。

ここで、素朴な疑問が残る。水が触れる先端だけを見れば、やわらかいワックスは傷まないのか。

ワックスは、やわらかい ざいりょうです［5］。それなら、水や 物に ふれると、すぐに きずつきそうです。

ある ろんぶんでは、こう せつめいして います。ふれるのは でっぱりの 先だけ。きずむのも 先の ワックスだけで、でっぱりの あいだに ある ワックスは そのまま のこります［5］。

ワックスが きずつかない のでは なく、きずつく ところを 先だけに して いる のかも しれません。

ハスの葉の上面のワックスは、融点が90〜95℃と高い一方で、材料としてはやわらかいものです［5］。ふつうに考えれば、水や物にこすられて傷みそうです。

この論文の説明はこうです。突起が先端だけで水や物に触れるため、傷むのは突起の先端のワックスだけです。突起のあいだのワックスは傷まずに残ります［5］。

「ワックスが壊れない」わけではなく、「壊れるところを先端に限る」ことで、撥水を保っている、という読み方ができます。

上面のワックスは融点が90〜95℃と高く、ノナコサンジオールが約65%を占める。ただし材料としてはやわらかい［5］。

論文は、突起が先端だけで水や物に触れるため、傷むのは突起先端のワックスだけで、突起の間のワックスは無傷で残る、と説明する［5］。ワックスが壊れないのではなく、傷む場所が先端に限られる、という構造上の利点だ。

この構造の利点は、自然物だけのものだろうか。人がこの原理を応用したのは、意外に早かった。

1999年の 3月に、外の かべに ぬる ぬりものが 発売されました。バルトロットさんの チームの 考えを つかった もので、Sto社の Lotusanと いう 名前です［7］。

雨が ふると、よごれが 水と いっしょに ながれて いくと、つくった 会社は せつめいして います。あらう ための くすりを つかわなくても すむ と しょうかいされて います［8］。

ただし、外で つかう ぬりもので、家の 中では つかえません［8］。

1999年3月、バルトロットたちの原理を使った外壁用の塗料が、市場に出ました。ボン大学の学会要旨（1999年）にも「今年3月に市場に出た」とあり、数社と共同で応用が進められました［7］。製品は、Sto社のLotusanです。

雨で汚れが流れ落ちるので、洗剤や薬品を使わずにすむと、製品の紹介では説明されています。ただし屋外用で、室内には使えません［8］。「Lotus-Effect」は、Sto社の商標です［8］。

ハス効果をまねた、水をはじく仕上げの織物も作られました。屋内では、紫外線を必要とする酸化チタン系のコーティングなど、別の方法が使われますが、課題もあるとされます［9］。

では、ハスのような仕組みを持つのは、ハスだけなのでしょうか。

この原理を使った外壁用塗料（Sto社のLotusan）は、1999年3月に発売された。バルトロットとナインフイスの第16回国際植物学会議（1999年）の要旨にも「今年3月に市場に出た」とあり、数社と共同で応用が進められた［7］。

「Lotus-Effect」はSto社の商標で、商標である。塗料は雨で粒子が流れ落ちるため、洗剤や薬品を使わずにすむと製品紹介では説明されるが、屋外用で室内には使えない［8］。応用は建材にとどまらず、ハス効果を模した撥水仕上げの織物にも及んだ。屋内では、紫外線を必要とする酸化チタン系のコーティングなど、別の方法に課題があるとされる［9］。人名の綴りは、原論文にならってBarthlottとする。

では、この構造はハスだけのものなのか。

ケヤキの 葉には、アブラムシが つくる「むしこぶ」が できる ことが あります。東京大学などの 研究で、その 内がわが ハスに 近い、とても 水を はじく 面に なって いた と ほうこくされました［6］。

むしこぶの 内がわは、ふつうの 葉より 毛が ぎっしり ふえて いました［6］。

ハスの ほかにも、ちがう 生きものが 水を はじく 面を もって いる ことが 分かります。

東京大学などの研究で、ケヤキの葉につくアブラムシが作る虫こぶの内側が、ハスの葉に近い超撥水になっていたと報告されています［6］。

虫こぶの内側では、ふつうの葉よりも毛が密になっていました［6］。この毛は虫こぶの内側のもので、ハスの葉の突起とは別のものです。

ハスのような撥水は、ハスに限ったものではなさそうです。どの植物の、どの部分にあるのかを探す楽しみが広がります。

JSTサイエンスポータルが紹介した東京大学などの研究によれば、ケヤキの葉につくアブラムシが作る虫こぶの内側の面が、ハスの葉に近い超撥水になっていた。毛は通常の葉より密になっていた［6］。この毛は虫こぶ内側のものであり、ハスの突起とは別物だ。

ハスと虫こぶでは、生物の系統も、構造の細部もちがう。それでも、水を転がすための表面が別の場所にも見られる点が、このテーマの広がりを示す。

いえに ある 葉や、こうえんの おちば、うえきの 葉を あつめて みましょう。木の えだから 葉を ちぎらないで、おちて いる 葉や、いえの 植物の 葉を つかいます。

スプーンで 水を 1てき たらして、水玉に なるか、ぺたっと ひろがるかを 見ます。水玉に なった 葉の 上に、こしょうを ほんの すこし のせて、水玉を そっと ころがして みましょう。こしょうが どう うごくか、葉に よって くらべて みます。

池の ふちには 近づかないで、おうちの 人と いっしょに してください。

家にある観葉植物の葉や、公園で落ちている葉を集めて、水を1滴たらしてみましょう。木の枝から葉をちぎらず、落ち葉や家の植物の葉を使います。

水玉になる葉と、ぺたっと広がる葉に分かれるか、見比べてみてください。水玉になる葉には、こしょうやきなこを軽くふって、水をたらすとどうなるかも見られます。汚れが水玉に乗って動くか、ちがう動きをするか、葉によってちがうかもしれません。

池のふちには近づかず、おうちの人と一緒に行ってください。

資料を読むなら、1997年の論文［3］や、Beilstein Journal of Nanotechnologyの論文［5］［4］が、原典にあたります。JSTサイエンスポータルの記事［6］は、日本語で読めます。

観察するなら、落ち葉や家の植物の葉に水を1滴たらし、水玉になるか広がるかを比べる。水玉になる葉に、こしょうなどの粉を軽くふりかけてから水をたらすと、汚れを運ぶ様子を見比べられる。池のふちには近づかず、木の枝から葉をちぎらない。

資料を読むなら、1997年のPlanta論文の抄録［3］、Beilstein J. Nanotechnol.のBarthlottらの論文［5］［4］が英語の一次資料になる。虫こぶの研究は、JSTサイエンスポータルの記事［6］が日本語で読める。