Электрический угорь использует электрошок для поиска добычи

06.12.2014 19:26

1409

Новое исследование, выполненное доктором Кеннетом Катания из университета Вандербилт в штате Нашвилле, Теннесси, показывает, что электрическая рыба, известная, как электрический угорь (Electrophorus electricus) развил точный механизм дистанционного управления для захвата добычи, который использует в своих интересах собственную нервную систему.

Электрические рыбы долго очаровывали людей. Древние египтяне использовали торпеду, электрический морской луч, в ранней форме электротерапии, чтобы лечить эпилепсию.

Большая часть того, что Бенджамин Франклин и другие новаторские ученые узнали об электричестве, было из исследований электрической рыбы.

В викторианскую эпоху были организованы игры, где гости формируют цепь, чтобы испытать шок электрической рыбы.

Самая сильная электрическая рыба — электрический угорь, с большей частью его тела, составленного из electrocytes — мышечных биологических батарей. Они производит трясущееся электрическое поле до 600 В, приблизительно 100 В на одну рыбу.

До сих пор, никто не выяснил, как система электрошока электрического угря фактически работала.

Чтобы сделать исследование, доктор Катания установил в огромный аквариум систему, что может обнаружить электрические сигналы угря, и разместил несколько угрей, располагающихся до четырех футов в длине.

Когда он начал наблюдать поведение угрей, он обнаружил, что их движения невероятно быстры.

Они могут ударить и глотать червя или рыбку через приблизительно одну десятую секунды. Таким образом, ученый подстроил быстродействующую видео систему, которая достигала тысячи структур в секунду, таким образом, он мог изучить действия электрического угря в замедленном движении.

Он записал три различные виды электрических разрядов из угрей: импульсов низкого напряжения для измерения окружающей их среды; короткие серии из 2 или 3 миллисекунд, импульсов высокого напряжения (именуемые дублетами или триплетами), выделяемых во время охоты; и залпы высокого напряжения, высокочастотные импульсы в качестве защиты или для захвата добычи.

Д-р Катания обнаружил, что угорь начинает свое нападение на свободно плавающую добычу с высокочастотным залпом импульсов высокого напряжения от 10 до 15 мс прежде, чем ударит.

В быстродействующем видео стало очевидно, что рыбы были полностью остановлены в пределах 3-4 мс после того, как залп поражал их.

Паралич был временным: если угорь немедленно не захватил рыбу, она обычно возвращала свою подвижность после короткого периода и отплывала.

Наблюдения подняли очевидный вопрос: как угри делают это?

«У меня есть несколько друзей в правоохранительных органах, так что я в курсе, как работает электрошок Taser. И я был поражен сходством между залпом угря и Taser разряда. Taser подает 19 высоковольтных импульсов в секунду, а электрический угорь производит 400 импульсов в секунду», — сказал д-р Катания, который является автором статьи, напечатанный в журнале Science.

Электрошок Тазер работает, подавляя нервы, которые управляют мускулами в теле цели, заставляя мышцы непроизвольно сокращаться.

Чтобы определить, если электрический разряд угря имеет такой же эффект, доктор Катания отгородил часть аквариума электрически проницаемым барьером. Он положил рыбу на другую сторону барьера от угря, а затем накормил угря некоторыми дождевыми червями, что вызвало его электрические залпы. Залпами электрошока , которые прошли через барьер, он ударил рыбу, чем производил сильное мышечные сокращение жертвы.

Чтобы определить, действовали ли разряды на моторные нейроны добычи — нервы, которые управляют мускулами — или на мускулах непосредственно, он разместил двух рыб позади барьера: один введенный с соляным раствором и другим введенным с кураре, паралитический агент, который предназначается для нервной системы.

Мускулы рыбы с солончаком продолжали сокращаться в ответ на электрические разряды угря, но сокращения мускула у рыбы, данной кураре, исчезли, поскольку препарат прореагировал.

Это продемонстрировало, что электрические разряды угря действовали через моторные нейроны точно так же как Тазер-электрошок..

Следующая доктор Катания обратила свое внимание на том, каким образом угорь использует электрические сигналы для охоты. Угорь ведет ночной образ жизни и имеет не очень хорошее зрение. Так что нужны другие способы для обнаружения скрытой добычи.

Он определил, что похоже космические дублеты и триплеты, что угорь излучает, соответствуют электрическому сигналу, который двигательные нейроны отправит в мышцы, и что приводит к чрезвычайно быстрому сокращению.

Соединяя тот факт, что угри очень чувствительны к движениям воды с тем, что сокращение мышц всего тела происходит в теле добычи, чтобы дергаться, создавая движение воды, и что угорь может чувствовать, д-р Катания пришел к выводу, что угорь использует эти сигналы для нахождения скрытой добычи.

Чтобы проверить эту гипотезу, доктор Кэйтания соединил рыбу со стимулятором. Он помещал рыбу в ясный полиэтиленовый пакет, чтобы защитить ее от эмиссии угря. Он нашел, что, когда он стимулировал рыбу, чтобы дергаться прямо после того, как угорь испускал один из своих сигналов, угорь нападет. Но, когда рыба была не в состоянии ответить на его сигнал, угорь не нападал.

Результат поддерживает идею, что угорь использует свою систему электрошока, чтобы вынудить свою добычу показать ее местоположение.

«Если Вы предпринимаете шаги назад и думаете об этом, что может сделать угорь, чрезвычайно замечательно. Он может использовать свою электрическую систему, чтобы взять дистанционное управление телом его добычи», — сказал доктор Катания.

«Если рыба прячется рядом, угорь может заставить ее дергаться, показывая свое местоположение, и если угорь готов захватить рыбу, это может парализовать ее, чтобы она никуда не делась».