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電鰻為何能發出800伏的高壓電?如果鱷魚咬到電鰻,會發生什麼?
2021/12/22
2021/12/22

至少在38億年前,地球上就出現了生命,在此之後,生命就一直生生不息,在漫長的演化過程中,地球上曾出現過種類難以計數的動物,而其中只有極少數的種類經過了大自然的嚴酷考驗,一步一步地演化到現在。

地球上現存的所有動物都有各自的生存之道,甚至有些動物還演化出了放電的本領,而生活在亞馬遜河流域的電鰻,正是其中的佼佼者,實驗資料表明,電鰻能夠在一瞬間發出300伏至800伏的高壓電,最高可以達到860伏。

電鰻為何能發出800伏的高壓電?

從細胞的層面來看,放電這種現象其實並不罕見,例如在動物的肌肉細胞和神經細胞中,就普遍存在著一種被稱為「鈉-鉀泵」(Sodium-Potassium Pump)的蛋白質,這種蛋白質通過分解「ATP」獲得能量,可以對鈉離子(Na+)與鉀離子(K+)進行主動轉運(注:「ATP」即三磷酸腺苷,是生物細胞的直接供能物質)。

如上圖所示,「鈉-鉀泵」每工作一次,就可以從細胞膜外側吸收兩個鉀離子,同時還會將三個鈉離子從細胞膜內側轉運出去,隨著這個過程的持續,細胞膜內外就形成了一個「內負外正」的電化學梯度,這被稱為「靜息電位」。

擁有「鈉-鉀泵」的細胞,還存在著一種由「內在膜蛋白」形成的離子通道,這被稱為「鈉離子通道」,當一個處于「靜息電位」的細胞的「鈉離子通道」大量開放的時候,細胞膜外側的鈉離子就會因為濃度差的作用而迅速湧入,從而完成放電過程(如下圖所示)。

這種電位變化過程被稱為「動作電位」,通常情況下,動物細胞兩側的「動作電位」都會相互抵消,並不能形成有序的輸出,然而電鰻的「電細胞」卻是一個例外。

電鰻的「電細胞」是由肌肉細胞演化而來,這種細胞的獨特之處在于,它只有一側存在著「鈉離子通道」,因此當其在放電的時候,細胞兩側的「動作電位」就不會相互抵消,如此一來,在這種細胞的兩側之間就能產生穩定的電壓。

如上圖所示,電鰻的身體除了前端的一小部分之外,其它位置都有「電細胞」大量分佈,每一個「電細胞」都相當于一個小小的「放電器」,大量的「電細胞」串聯起來,就可以產生數百伏的電壓,而串聯起來的「電細胞」又由結締組織包裹住,然後再並聯起來,這樣就在整體上形成了一個強大的「放電器」。

電鰻可以通過神經系統隨意控制自己的放電強度以及持續時間,當它們全力放電的時候,幾乎所有的「電細胞」都會參與其中,而這就是電鰻能發出800伏的高壓電的原因。

如果鱷魚咬到電鰻,會發生什麼?

電鰻的棲息地主要是水流緩慢的區域,而這種區域同樣也是鱷魚經常出沒的地方,由于電鰻行動比較遲緩,並且體型又比較大(有些電鰻的體重可以達到20公斤),因此鱷魚常常會產生捕食電鰻的想法。

在水流緩慢的區域,水質通常都是非常渾濁的,電鰻常年生活在這樣的環境中,其眼睛已經退化得相當嚴重,在這種情況下,電鰻演化出了一種獨特的感官,我們可以將其稱為「電感」,簡單來講就是,電鰻可以在自身周圍創造一個微弱的電場,然後通過感受該電場的細微變化來感知周圍的環境。

當電鰻察覺到鱷魚(或者其它有威脅的捕食者)接近時,會迅速釋放出較強的電流以示警告,同時伺機逃離。一般來講,聰明的捕食都懂得知難而退,但並不是每一隻鱷魚都懂得這個道理,也不是每一隻電鰻都可以成功逃離,那麼如果鱷魚咬到電鰻會怎麼樣呢?

上圖為人們拍攝到的影像,可以看到,在鱷魚咬住了電鰻之後,立刻就遭到了電鰻的「電擊」,要知道電鰻發出的高壓電不但電壓可以達到300伏至800伏,電流強度也不可小覷,一般都能夠達到1A(安培)左右,在被咬住的情況下,這只電鰻必定是傾盡全力在放電,以至于在很短的時間內,鱷魚就被電得全身僵直,很可能就此喪命,當然了,這只被咬住的電鰻看上去也不容樂觀。

由此可見,如果鱷魚咬到電鰻,那麼等待它們的,很可能是一個兩敗俱傷的結局。


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