Риба виду електричний вугор (Electrophorus electricus) - єдиний представник роду електричних вугрів (Electrophorus). Зустрічається він в ряді приплив середньої та нижньої течії Амазонки. Розмір тіла риби досягає 2,5 метра в довжину, а вага - 20 кг. Харчується електричний вугор рибою, земноводними, якщо пощастить - птахами або дрібними ссавцями. Вчені вивчають електричного вугра десятки (якщо не сотні) років, але тільки зараз почали прояснюватися деякі особливості будови його тіла і ряду органів.
Причому здатність виробляти електрику - не єдина незвичайна риса електричного вугра. Наприклад, дихає він атмосферним повітрям. Це можливо завдяки великій кількості особливого виду тканини ротової порожнини, пронизаної кровоносними судинами. Для дихання угрю потрібно кожні 15 хвилин спливати до поверхні. З води кисень брати він не може, оскільки мешкає він у дуже каламутних і дрібних водоймах, де дуже мало кисню. Але, звичайно, головна відмітна риса електричного вугра - це його електричні органи.
Електричний вугор (Джерело: youtube)
Вони грають роль не тільки зброї для оглушення або вбивства його жертв, якими вугор харчується. Розряд, що генерується електричними органами риби, може бути і слабким, до 10 В. Такі розряди вугор генерує для електролокація. Справа в тому, що у риби є спеціальні «електрорецептори», які дозволяють визначати спотворення електричного поля, викликані його власним тілом.
Електролокація допомагає угрю знаходити шлях в каламутній воді і знаходити сховалися жертв. Вугор може дати сильний електричний розряд, і в цей час зачаїлася риба або земноводне починає хаотично сіпатися через судом. Ці коливання хижак без праці виявляє і з'їдає жертву. Таким чином, ця риба є одночасно і електрорецептівной і Електрогене.
Цікаво, що розряди різної сили вугор генерує за допомогою електричних органів трьох типів. Вони займають приблизно 4/5 довжини риби. Висока напруга виробляють органи Хантера і Мена, а невеликі струми для навігаційних цілей і комунікаційних цілей генерує орган Сакса. Головний орган і орган Хантера розміщуються в нижній частині тіла вугра, орган Сакса - в хвості. Угри «спілкуються» між собою за допомогою електричних сигналів на відстані до семи метрів. Певною серією електричних розрядів вони можуть залучати до себе інших особин свого виду.
Як електричний вугор генерує електричний розряд?
Угри цього виду, як і ряд інших «електрифікованих» риб відтворюють електрику тим же чином, що і нерви з м'язами в організмах інших тварин, тільки для цього використовуються електроцитів - спеціалізовані клітини. Завдання виконується за допомогою ферменту Na-K-АТФази (до речі, цей же фермент дуже важливий і для молюсків роду наутилус (лат. Nautilus)).
Завдяки ферменту утворюється іонний насос, викачують з клітки іони натрію, і закачує іони калію. Калій виводиться з клітин завдяки спеціальним білкам, що входять до складу мембрани. Вони утворюють своєрідний «калієвий канал», через який і виводяться іони калію. Усередині клітини накопичуються позитивно заряджені іони, зовні - негативно заряджені. Виникає електричний градієнт.
Різниця потенціалів в результаті досягає 70 мВ. У мембрані тієї ж клітини електричного органу вугра є і натрієві канали, через які іони натрію можуть знову потрапити в клітку. У звичайних умовах за 1 секунду насос виводить з клітки близько 200 іонів натрію і одночасно переносить в клітку приблизно 130 іонів калію. На квадратному мікрометрі мембрани може розміститися 100 200 таких насосів. Зазвичай ці канали закриті, але в разі потреби вони відкриваються.
Якщо це сталося, градієнт хімічного потенціалу призводить до того, що іони натрію знову надходять в клітини. Відбувається загальна зміна напруги від -70 до +60 мВ, і клітина дає розряд в 130 мВ. Тривалість процесу - всього 1 мс. Електричні клітини з'єднуються між собою нервовими волокнами, з'єднання - послідовне. Електроцитів складають своєрідні стовпчики, які з'єднуються вже паралельно. Загальне напруження генерується електричного сигналу досягає 650 В, сила струму - 1А. За деякими даними, напруга може досягати навіть 1000 В, а сила струму - 2А.
Електроцитів (електричні клітини) вугра під мікроскопом
Після розряду знову діє іонний насос, і електричні органи вугра заряджаються. На думку деяких вчених, нараховується 7 типів іонних каналів мембрани клітин електроцитів. Розташування цих каналів і чергування типів каналів впливає на швидкість виробництва електрики.
Розряд електричної батареї
За результатами дослідження Кеннета Катанія (Kenneth Catania) з Університету Вандербільта (США), вугор може використовувати три типи розряду свого електричного органу. Перший, як і згадувалося вище - це серія низьковольтних імпульсів, які служать для комунікації і навігаційних цілей.
Другий - послідовність з 2-3 високовольтних імпульсів тривалістю кілька мілісекунд. Цей спосіб використовується вугром при полюванні на сховалася і зачаїлася жертву. Як тільки дано 2-3 розряду високої напруги, м'язи зачаїлася жертви починають скорочуватися, і вугор може без зусиль виявити потенційну їжу.
Третій спосіб - ряд високовольтних високочастотних розрядів. Третій спосіб вугор використовує при полюванні, видаючи за секунду до 400 імпульсів. Цей спосіб паралізує практично будь-яку тварину невеликого і середнього розміру (навіть людини) на відстані до 3 метрів.
Хто ще здатний виробляти електричний струм?
З риб на це здатні близько 250 видів. У більшості електрику - лише засіб навігації, як, наприклад, в разі слоника нільського (Gnathonemus petersii).
Але електричний розряд чутливої сили здатні генерувати деякі риби. Це електричні скати (ряд видів), електричний сом і деякі інші.
Електричний сом (Джерело: Wikipedia)
Джейсон Геллент з колегами провели секвенсірованіе генома ряду риб з електричними органами, і з'ясували, що багато хто з вивчених ними видів не є родичами. «Винахід» природою електричних органів у риб йшло паралельно, але будова батарей дуже схоже у всіх.
Це Вам буде цікаво: