Таков вывод девятимесячного исследования того, как электрический угорь использует высоковольтные электрические разряды для обнаружения и вывода из строя своей добычи. Исследование было проведено профессором биологических наук Стивенсоном Университета Вандербильта Кеннетом Катании и описано в статье «Шокирующий хищный удар электрического угря», опубликованной в декабре.
5 номер журнала Science.
Люди давно знают об электрических рыбках.
Древние египтяне использовали электрический морской скат для лечения эпилепсии. Майкл Фарадей использовал угрей для исследования природы электричества, а анатомия угря вдохновила Вольту на создание первой батареи. Биологи определили, что шестифутовый электрический угорь может генерировать около 600 вольт электричества — в пять раз больше, чем U.S.
Электрическая розетка. Этим летом ученые из Университета Висконсин-Мэдисон объявили, что они секвенировали полный геном электрического угря.
Однако до сих пор никто не догадывался, как на самом деле работает система электрошока угря. Для этого Катания оборудовала большой аквариум системой, которая может обнаруживать электрические сигналы угря, и получила несколько угрей длиной до четырех футов.
Когда он начал наблюдать за поведением угрей, биолог обнаружил, что их движения невероятно быстрые. Они могут ударить и проглотить червя или небольшую рыбу примерно за десятые доли секунды.
Катания установил высокоскоростную видеосистему, работающую со скоростью тысячи кадров в секунду, чтобы он мог изучать действия угря в замедленной съемке.
Катания зафиксировала три различных типа электрических разрядов от угрей: импульсы низкого напряжения для измерения окружающей среды; короткие последовательности из двух или трех высоковольтных миллисекундных импульсов (называемых дублетами или тройками), испускаемых во время охоты; и залпы высоковольтных высокочастотных импульсов при захвате добычи или защите от нападения.
Он обнаружил, что угорь начинает свою атаку на свободно плавающую добычу с высокочастотного залпа высоковольтных импульсов примерно за 10-15 миллисекунд до удара.
На высокоскоростном видео стало очевидно, что рыбы полностью обездвижены в течение трех-четырех миллисекунд после попадания в них залпа. Паралич был временным: если угорь сразу не поймал рыбу, он обычно через короткое время возвращал подвижность и уплывал.
"Это потрясающе. Угорь может полностью дезактивировать свою добычу всего за три миллисекунды.
Рыба полностью парализована », — сказала Катания.
Эти наблюдения подняли очевидный вопрос: как это делают угри?? На это в научной литературе не было однозначного ответа.
«У меня есть друзья из правоохранительных органов, поэтому я был знаком с принципом работы электрошокера», — сказала Катания. "И меня поразило сходство между залпом угря и разрядом электрошокера.
Тазер подает 19 высоковольтных импульсов в секунду, а электрический угорь — 400 импульсов в секунду."
Электрошокер работает, подавляя нервы, которые контролируют мышцы тела цели, заставляя мышцы непроизвольно сокращаться. Чтобы определить, имеет ли электрический разряд угря такой же эффект, Катания отгородила часть аквариума электрически проницаемым барьером. Он поместил разбитую рыбу по другую сторону барьера от угря, а затем накормил угря дождевыми червями, которые запустили его электрические залпы.
Залп, прошедший через барьер и поразивший рыбу, вызвал сильные сокращения мышц.
Чтобы определить, действуют ли разряды на двигательные нейроны жертвы — нервы, управляющие мышцами, — или на сами мышцы, он поместил за барьером двух рыбок: одну вводили физиологическим раствором, а другой вводили кураре, паралитическое средство. агент, нацеленный на нервную систему.
Мышцы рыбы с физиологическим раствором продолжали сокращаться в ответ на электрические разряды угря, но мышечные сокращения у рыбы, получавшей кураре, исчезли, когда лекарство подействовало. Это продемонстрировало, что электрические разряды угря действуют через мотонейроны, как разряды электрошокера.
Затем Катания обратила свое внимание на то, как угорь использует электрические сигналы для охоты.
Угорь ведет ночной образ жизни и у него не очень хорошее зрение. Поэтому нужны другие способы обнаружения скрытой добычи.
Биолог определил, что близко расположенные дублеты и тройки, которые испускает угорь, соответствуют электрическому сигналу, который мотонейроны посылают в мышцы, чтобы произвести чрезвычайно быстрое сокращение.
"Обычно вы, я или любое другое животное не можете заставить все мышцы нашего тела сокращаться одновременно. Однако это именно то, что угорь может вызвать этим сигналом », — сказала Катания.
Объединив тот факт, что угри чрезвычайно чувствительны к движениям воды, и тот факт, что сокращение мышц всего тела заставляет тело жертвы подергиваться, создавая движения воды, которые угорь может ощущать, Катания пришла к выводу, что угорь использует эти сигналы для определения местоположения. скрытая добыча.
Чтобы проверить эту гипотезу, Катания подключила разбитую рыбу к стимулятору..
Он поместил рыбу в прозрачный пластиковый пакет, чтобы защитить ее от выбросов угря. Он обнаружил, что когда он стимулировал рыбу подергиваться сразу после того, как угорь подал один из своих сигналов, угорь нападал. Но, когда рыба не ответила на его сигнал, угорь не напал.
Результат подтверждает идею о том, что угорь использует свою систему электрошока, чтобы заставить жертву указать свое местонахождение.
"Если вы сделаете шаг назад и задумаетесь, то, на что способен угорь, будет невероятно замечательно", — сказала Катания. "Он может использовать свою электрическую систему, чтобы дистанционно управлять телом своей жертвы.
Если поблизости прячется рыба, угорь может заставить ее подергиваться, выдавая свое местоположение, а если угорь готов поймать рыбу, он может парализовать ее, чтобы она не могла сбежать."
Исследование финансировалось премией Праделя Национальной академии наук, стипендией Гуггенхайма и грантом Национального научного фонда 0844743.
Видео: https: // www.YouTube.com / watch?v = FS-tmBD9Cjk