電鰻如何發電?為什麼不會電到自己?

烏拉圭蒙特維多市克勒門特伊斯特柏生物學研究所的整合暨計算神經科學部主任兼資深科學家卡布提(Angel Caputi)回答:


翻譯/陳儀蓁

電鰻之所以能產生大量電流,靠的是高度特化的神經系統,它能使特化電力器官中的圓盤狀發電細胞同步活化。這個神經系統利用一個指令核心,命令電力器官開火;複雜的神經序列會在瞬間活化上千個細胞。


每一個發電細胞外所攜帶的負電荷,與細胞內相差了將近100微伏特。當命令訊號到達的時候,神經末稍會釋放出微量的乙醯膽鹼(一種神經傳遞物)。這個釋放動作會使發電細胞的細胞膜上,開啟一個電阻較低的臨時途徑,連接了細胞內與細胞外。如此一來,每個細胞就像電池一樣,活化的一邊帶著負電荷,而另一邊則帶著正電荷。


由於細胞在電力器官中的排列方向都相同,就好比手電筒中成串的電池,因此已活化細胞所產生的電流,會「電擊」鄰近任何一個尚未活化的細胞,並在短短大約兩毫秒內形成串聯。如果電鰻是棲息在空氣中的話,產生的電流將高達一安培,而且自身也將變成一個電壓500伏特的電池;然而水提供了其他出口,因此降低了電流強度。


至於為什麼電鰻可以電擊其他動物,而不會電到自己,一種說法是,電擊的強度取決於電流通過生物體任何特定區域的流量和時間。為了方便比較,我們可以將電鰻的身體比做成年男性的手臂,兩者粗細相當。要使這樣一條手臂的肌肉產生痙攣,以200毫安培的電流來說,必須持續50毫秒。但電鰻發出的電流比這個數字要少得多,而且只會持續2毫秒。另外,電鰻所產生的電流,有很大一部份會透過表皮消失在水中;而進入小型獵物體內的電流在比例上則強得多。舉例來說,長度是電鰻1/10的獵物,體積將只有電鰻的1/1000,因此遭到電擊的是電鰻身旁的小動物,而不是電鰻自己。


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