800 вольт - це приблизно рівень побутової електромережі.
Електричні вугрі, відомі здатністю створювати потужні розряди струму, насправді не порушують закони біології, а лише доводять їх до екстремального рівня. Американський евоцюційний біолог Скотт Треверс на шпальтах Forbes пояснив, як ці риби генерують напругу до 800 вольт і водночас не зазнають шкоди від цього.
Зазначаться, що напруга 800 вольт - це приблизно рівень побутової електромережі. Тим часом вугор може вивільняти цю енергію імпульсами достатньо сильними, щоб оглушити здобич або відлякати хижаків. І при цьому риба виживає без жодних наслідків для себе - не отримує удару струмом, не зазнає внутрішніх ушкоджень.
Як пише автор, дехто може подумати, що вугор порушує закони біології. Але насправді він дуже точно їм слідує, масштабує їх до рівня, який здається майже неймовірним.
Електричні вугрі (рід Electrophorus) використовують той самий принцип, що й ваша власна нервова система, - різницю потенціалів між внутрішньою і зовнішньою частинами клітин.
Треверс пояснив, що клітини в вашому організмі - нейрони, м’язові волокна - мають різницю напруги між внутрішньою та зовнішньою сторонами. Це відбувається через нерівномірний розподіл іонів Na⁺ і K⁺, які вибірково проходять через канали в мембрані. Коли ці канали відкриваються, виникає короткий електричний сигнал.
"Електричні вугрі спеціалізували цей базовий механізм. Замість звичайних м’язових клітин вони мають електроцити - сплющені клітини у формі дисків, які вже не скорочуються, але зберігають здатність генерувати електричний потенціал. Кожен електроцит виробляє невелику напругу - приблизно 0,1 вольта", - розповів науковець.
За його словами, це мізер, але йдеться про з’єднанання клітин у "ланцюги". У дослідженні 2020 року, опублікованому в Journal of Theoretical Biology, вчені з'ясували, що електричні вугрі створюють своєрідну біологічну батарею, розміщуючи тисячі електроцитів послідовно. У такому розташуванні їхні напруги додаються, утворюючи значно більший потенціал. Водночас кілька таких "ланцюгів", з’єднаних паралельно, дозволяють збільшити силу струму.
"Особливо вражає точність контролю цієї системи. Коли вугор вирішує здійснити розряд, його нервова система подає сигнал, який майже одночасно активує тисячі електроцитів. Іонні канали відкриваються синхронно, а накопичені електрохімічні градієнти вивільняються у вигляді узгодженого імпульсу", - пише Треверс.
Він пояснює, що ця енергія не виникає з нічого, а накопичується завдяки енергозатратному процесу перекачування іонів, який працює за рахунок АТФ. Простіше кажучи, вугор перетворює їжу на хімічну енергію, потім - на електричний потенціал, який за потреби вивільняє. Результат стає короткий, але потужний електричний імпульс тривалістю в мілісекунди, подібний до розряду конденсатора.
Попри високу напругу, електричні вугрі не зазнають самоураження. Як пояснюють вчені в огляді журналу Trends in Ecology & Evolution, це забезпечується кількома еволюційними адоптаціями, пише Треверс.
По-перше, електричні органи розташовані переважно в хвості - якомога далі від життєво важливих органів. По-друге, тіло вугра має властивості ізоляції, тому струм іде шляхом найменшого опору - через воду, а не через його тканини.
Крім того, вугор може спрямовувати електричний розряд назовні, а також частково контролювати внутрішній опір, обмежуючи струм у власному організмі. Це дозволяє уникнути пошкоджень навіть при дуже високій напрузі.
Якщо врахувати середовище, де живуть ці тварини, усе стає зрозуміло, каже біолог. Електричні вугрі мешкають у повільних, часто каламутних прісноводних водоймах, де видимість обмежена. У таких умовах зір працює погано, і знайти здобич, сховану в мулі чи рослинності, складно. Електрика дає їм перевагу.
Як зазначається, дослідження 2025 року показало, що вугрі використовують слабкі електричні поля для навігації та "бачення" навколишнього середовища навіть у повній темряві. Потужніші розряди служать для полювання та захисту.
Учений наголошує: всі тварини й люди вже використовують електрику. Кожен рух у тілі залежить від електричних сигналів у нервовій системі. Різниця лише в масштабі.
"Електричні вугрі просто підсилили універсальну біологічну властивість. Замість внутрішнього використання сигналів вони навчилися "викидати" їх у зовнішнє середовище, перетворивши фізіологічний процес на інструмент взаємодії з довкіллям", - зазначив автор.
На його думку, з еволюційної точки зору це дуже вигідно, адже навіть невелика здатність генерувати електричні поля дає переваги: кращий пошук здобичі, ефективніше полювання, захист від хижаків. З часом природний відбір посилює ці якості, приводячи до екстремальних значень, які ми бачимо сьогодні.
"Тож 800 вольт електричного вугра – це не раптовий стрибок, а результат тривалої еволюції, що починається з тих самих біоелектричних принципів, які працюють і у вашому власному тілі", - підсумував науковець.
Раніше УНІАН писав про рибу з унікальним зором - тихоокеанського бочкоока. Він мешкає на глибині 600–800 метрів, куди світло надходить лише зверху, і до того ж воно є дуже слабким. Але природа наділила бочкоока очима, які мають форму довгих циліндричних структур, спрямованих угору. Це дає змогу рибі сканувати воду над собою в пошуках будь-чого, що проходить між нею і слабким світлом.