NDĐT – Qua nghiên cứu DNA, các nhà khoa học đã công bố hai loài lươn phóng điện hoàn toàn mới trong lưu vực sông Amazon, trong đó có một loài có khả năng phóng điện với mức giật 860 volt, nhiều hơn nhiều so với kỷ lục hiện tại là 650 volt.
Phát hiện này là bằng chứng về sự đa dạng đáng kinh ngạc trong rừng nhiệt đới Amazon, nơi phần lớn vẫn chưa được khoa học biết đến. Và điều đó chứng minh tại sao việc bảo vệ môi trường sống đang có nguy cơ bị phá rừng, khai thác và hỏa hoạn tại đây là rất quan trọng.
Trưởng nhóm nghiên cứu C David de Santana, một nhà động vật học của Bảo tàng Quốc gia Lịch sử tự nhiên Smithsonian cho biết: “Mặc dù tất cả các tác động của con người đến rừng nhiệt đới Amazon trong 50 năm trở lại đây, chúng ta vẫn có thể khám phá các loài cá quý hiếm như hai loài mới của lươn phóng điện”.
Các nghiên cứu chỉ ra rằng, một số lượng lớn các loài đang chờ đợi được phát hiện trong rừng nhiệt đới Amazon, nhiều trong số đó có thể chứa các phương pháp chữa bệnh hoặc truyền cảm hứng cho các sáng tạo công nghệ, ông nói.
Lươn điện, thực chất là loài cá chình chứ không phải là lươn, đã truyền cảm hứng cho thiết kế của pin điện đầu tiên.
Trong nhiều thế kỷ, người ta tin rằng chỉ có một loài lươn điện duy nhất tồn tại trong khu vực được gọi là Greater Amazonia, bao gồm các phần của các quốc gia bao gồm Brazil, Suriname và Guyana.
Nhưng để hiểu rõ hơn về lươn điện và lập bản đồ động vật hoang dã ở các vùng xa xôi của Nam Mỹ, Santana và nhóm của ông đã quyết định thử nghiệm.
Thoạt nhìn, họ tìm thấy rất ít sự khác biệt giữa các loài lươn điện được thu thập từ các phần khác nhau của lưu vực sông Amazon, và họ nghĩ chúng đều là một loài.
Nhưng khi các nhà khoa học phân tích sâu hơn, bao gồm DNA từ 107 mẫu mà họ thu thập được, họ đã phát hiện lươn phóng điện có ba loài: Electrophorus Electricus được biết đến trước đó, cùng với Electrophorus voltai và Electrophorus varii.
Kết quả nghiên cứu DNA cho thấy có ba loài lươn phóng điện.
Và nghiên cứu của họ cũng phát hiện ra một kết quả tuyệt vời khác: loài lươn phóng điện E. voltai có khả năng cung cấp luồng điện 860 volt, nhiều hơn so với 650 volt được ghi nhận trước đây từ lươn điện, biến nó thành máy phát điện sinh học mạnh nhất được biết đến.
Các phát hiện, được công bố vào thứ ba, ngày 10-9, trên tạp chí Nature Communications, đưa ra giả thuyết rằng ba loài lươn điện này tiến hóa từ một tổ tiên chung từ hàng triệu năm trước.
Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy từng loài trong số ba loài có môi trường sống được xác định rõ ràng, với E. Electricus sống ở khu vực Guiana Shield, E. voltai ở Khiên Brazil, một vùng cao xa hơn về phía nam và E. varii sinh sống ở vùng nước lưu vực sông Amazon chảy chậm.
Và họ cho rằng cú điện giật đặc biệt mạnh mà E. voltai có thể tạo ra là sự thích nghi với cuộc sống ở vùng nước cao nguyên, nơi độ dẫn điện bị giảm.
Lươn điện sử dụng chiến thuật gây sốc của chúng vì nhiều lý do, bao gồm săn mồi, tự vệ và điều hướng. Chúng tạo ra điện từ ba cơ quan điện chuyên dụng có thể phát ra các điện tích có cường độ khác nhau cho các mục đích khác nhau.
Sinh lý học của lươn điện Electric đã truyền cảm hứng cho việc thiết kế pin điện đầu tiên của Volta, cung cấp cơ sở để điều trị các bệnh thoái hóa thần kinh và gần đây đã thúc đẩy sự tiến bộ của pin hydrogel có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho cấy ghép y tế, ông Santana nói.
HẢI PHONG
Cá chình điện hay còn gọi là lươn điện [tên khoa học: Electrophorus Electricus] là một loài cá trong họ Cá dao lưng trần [Gymnotidae]. Nó có thể phát ra điện để giật kẻ thù và để săn mồi.
Ít quan tâm [IUCN 3.1][1]
T. N. Gill, 1864Loài [species]E. electricusDanh pháp hai phầnElectrophorus electricus
[Linnaeus, 1766] Danh pháp đồng nghĩa
- Electrophorus multivalvulus Nakashima, 1941
- Gymnotus electricus Linnaeus, 1766
- Gymnotus regius Chiaje, 1847
Chúng có một vũ khí săn mồi đáng sợ, đó là cơ quan phát điện của cá được tổng hợp từ 3 phần: phần chính tích điện, phần săn mồi phát động điện và phần đuôi định vị.
Phân tích sâu cơ quan phát điện của cá sẽ thấy chúng là các lớp mỏng cơ bao quanh bởi một dịch trong và sệt, các lớp cơ tạo điện đồng bộ và dòng điện tổng phóng ra được điểu khiển bởi não cá. Tất cả chỉ diễn ra trong 3 mi li giây [3/1000 giây] nhưng cá chình điện có thể phóng liên tục 150 lần trong một giờ mà không …mệt mỏi! Do đó ít con mồi nào thoát khỏi miệng nó. [Đã có trường hợp một con hoẵng ngã lăn kềnh ra khi ghé miệng uống nước gần chỗ cá chình điện]. Người khi bị cá chình phóng điện có thể không chết và gượng dậy thoát được, nhưng nếu chậm chân không ra khỏi vùng nguy hiểm và lãnh sự phóng điện lặp lại liên tục từ cá, chúng ta có thể bị tử vong.
Ba phần cơ quan phát điện của cá sẽ tạo dòng điện sinh học, dòng điện này hình thành từ các pin sinh học gọi là bản điện có suất điện động e = 0,15V và điện trở nội r = 0,25ohm. Các bản điện sắp xếp 140 dãy, mỗi dãy có 5000 bản điện trải dài theo thân cá. Chúng ta có thể lập mô hình tính toán như sau: Suất điện động E của bộ pin gồm 5000 bản điện/dãy và 140 dãy song song chính là suất điện động của mỗi dãy:
- E = 5000.0,15V = 750V
- Điện trở của một dãy: Rd = 5000.0,25ohm = 1250[ohm]
- Điện trở nội của bộ pin E:
- 1/Rn = 140[1/Rd] vậy Rn = Rd/140 = 1250/140 = 8,92[ohm]
Các chình điện tại Thủy cung New England
Cá chình điện có ba cặp cơ quan bụng tạo ra điện: cơ quan chính, cơ quan của Hunter và cơ quan của Sach. Các cơ quan này chiếm bốn phần năm cơ thể của nó và cung cấp cho lươn điện khả năng tạo ra hai loại cơ quan phóng điện: điện áp thấp và điện áp cao. Các cơ quan này được tạo thành từ electrocyte, được xếp thành hàng để các dòng ion có thể chảy qua chúng và xếp chồng lên nhau để mỗi người thêm vào sự khác biệt điện áp.[2]
Khi con cá chính điện tìm thấy con mồi, não sẽ gửi tín hiệu qua hệ thần kinh đến các tế bào điện.[2] Điều này sẽ mở các kênh ion, cho phép natri chảy qua, đảo ngược cực tính trong giây lát. Bằng cách gây ra sự khác biệt đột ngột về điện thế, nó tạo ra dòng điện theo cách tương tự như pin, trong đó các tấm xếp chồng lên nhau tạo ra sự khác biệt điện thế.[2] Cá chình điện cũng có khả năng điều khiển hệ thần kinh của con mồi bằng khả năng điện của chúng; bằng cách điều khiển hệ thần kinh và cơ bắp của nạn nhân thông qua các xung điện, chúng có thể ngăn con mồi trốn thoát hoặc buộc nó di chuyển để chúng có thể xác định vị trí của nó.[3][4]
Trong cá chình điện, khoảng 5.000 đến 6.000 cơ quan phát điện có thể gây sốc lên tới 860 volt và dòng điện lên tới 1 ampere.[5][6] Mức dòng điện này được cho là đủ để tạo ra một cú sốc gây tê ngắn và đau đớn giống như phóng điện stun gun, do điện áp có thể cảm nhận được ở khoảng cách từ cá; đây là rủi ro phổ biến đối với những người chăm sóc bể cá và các nhà sinh vật học cố gắng xử lý hoặc kiểm tra lươn điện.[7]
Cà chình điện sử dụng điện theo nhiều cách. Điện áp thấp được sử dụng để cảm nhận môi trường xung quanh. Điện áp cao được sử dụng để phát hiện con mồi và, riêng rẽ, làm choáng chúng. Các cặp xung điện áp cao cách nhau 2 mili giây được sử dụng để phát hiện và xác định vị trí con mồi bằng cách khiến chúng co giật không tự nguyện; con lươn điện cảm nhận được sự chuyển động này. Một chuỗi các xung điện áp cao với tốc độ lên tới 400 mỗi giây sau đó được sử dụng để tấn công và làm choáng hoặc làm tê liệt mục tiêu, tại thời điểm đó, cá chính điện áp dụng một vết cắn ăn mồi.[5]
Cơ quan Sach được liên kết với điện phân.[8] Bên trong cơ quan có nhiều tế bào giống như cơ bắp, được gọi là điện di. Mỗi tế bào chỉ có thể tạo ra 0,15 V, mặc dù cơ quan này có thể truyền tín hiệu có biên độ gần 10 V ở biên độ khoảng 25 & nbsp; Hz. Những tín hiệu này được phát ra bởi cơ quan chính; cơ quan của Hunter có thể phát ra tín hiệu ở mức vài trăm hertz.[8]
Cá chình điện là duy nhất trong số các Gymnotiformes trong việc có các cơ quan điện lớn có thể tạo ra điện có khả năng gây chết người cho phép chúng làm choáng con mồi.[9] Điện áp lớn hơn đã được báo cáo, nhưng đầu ra điển hình là đủ để làm choáng hoặc ngăn chặn hầu như bất kỳ động vật. Con non tạo ra điện áp nhỏ hơn [khoảng 100 V]. Chúng có thể thay đổi cường độ phóng điện, sử dụng phóng điện thấp hơn để săn mồi và cường độ cao hơn để làm choáng con mồi hoặc tự vệ. Họ cũng có thể tập trung phóng điện bằng cách cuộn tròn và liên lạc tại hai điểm dọc theo cơ thể của nó.[10] Khi bị kích động, chúng có thể tạo ra những cú sốc điện gián đoạn này trong ít nhất một giờ mà không mệt mỏi.
Chình điện cũng sở hữu các thụ thể củ nhạy cảm với tần số cao, được phân bố thành từng mảng trên cơ thể. Tính năng này rõ ràng hữu ích cho việc săn các Gymnotiformes khác.[8]
Cá chình điện đã được sử dụng như một mô hình trong nghiên cứu về di truyền điện sinh học.[11] Loài này được các nhà nghiên cứu quan tâm, những người sử dụng acetylcholinesterase và adenosine triphosphate.[12][13]
Michael Faraday đã thử nghiệm rộng rãi các tính chất điện của một con chình điện, được nhập khẩu từ Suriname. Trong khoảng thời gian bốn tháng, Faraday đã cẩn thận và đo lường một cách nhân đạo các xung điện do con vật tạo ra bằng cách ấn các mái chèo bằng đồng có hình dạng và yên ngựa vào mẫu vật. Thông qua phương pháp này, Faraday đã xác định và định lượng hướng và cường độ của dòng điện, và chứng minh các xung động vật trên thực tế là điện bằng cách quan sát tia lửa và độ lệch trên điện kế].[14]
- ^ Reis, R.; Lima, F. [2009]. “Electrophorus electricus”. Sách đỏ IUCN về các loài bị đe dọa. 2009: e.T167700A6369863. doi:10.2305/IUCN.UK.2009-2.RLTS.T167700A6369863.en. Truy cập ngày 20 tháng 12 năm 2021.
- ^ a b c Xu, Jian; Lavan, David [2008]. “Designing artificial cells to harness the biological ion concentration gradient”. Nature Nanotechnology. 3 [11]: 666–670. Bibcode:2008NatNa...3..666X. doi:10.1038/nnano.2008.274. PMC 2767210. PMID 18989332.
- ^ Gill, Victoria [ngày 4 tháng 12 năm 2014]. “Electric eels 'remotely control prey'”. BBC News.
- ^ “Electric eels remote-control nervous systems of prey”. ngày 17 tháng 2 năm 2015.
- ^ a b Catania, Kenneth C. [tháng 4 năm 2019]. “Shock & Awe”. Science American. 320 [4]: 62–69.
- ^ The Guardian: Shocking news: world's most powerful electric eel found in Amazon. Truy cập 11 Sep 2019
- ^ Wheeler; và đồng nghiệp [1995]. “Practical considerations in the handling and care of electric eels”. Journal of Experimental Zoology. 43 [9]: 53–57.
- ^ a b c Ranier Froese và Daniel Pauly [chủ biên]. Thông tin Electrophorus electricus trên FishBase. Phiên bản tháng December năm 2005.
- ^ Nelson, Joseph, S.; Grande, Terry C.; Wilson, Mark V. H. [2016]. Fishes of the World [ấn bản 5]. John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-1118342336.
- ^ Catania, Kenneth C. [ngày 29 tháng 10 năm 2015]. “Electric Eels Concentrate Their Electric Field to Induce Involuntary Fatigue in Struggling Prey”. Current Biology. 25 [22]: 2889–98. doi:10.1016/j.cub.2015.09.036. PMID 26521183. Truy cập ngày 29 tháng 10 năm 2015.
- ^ Albert, J.S.; H. H. Zakon; P. K. Stoddard; G. A. Unguez; S. K.S. Holmberg; M. R. Sussman [2008]. “The case for sequencing the genome of the electric eel, Electrophorus electricus”. J. Fish Biol. 72 [2]: 331–354. doi:10.1111/j.1095-8649.2007.01631.x.
- ^ Simon, Stéphanie; Massoulié, J [ngày 26 tháng 12 năm 1997]. “Cloning and Expression of Acetylcholinesterase from Electrophorus”. Journal of Biological Chemistry. 272 [52]: 33045–33055. doi:10.1074/jbc.272.52.33045. PMID 9407087.
- ^ Zimmermann, H; CR Denston [1976]. “Adenosine triphosphate in cholinergic vesicles isolated from the electric organ of Electrophorus electricus”. Brain Res. 111 [2]: 365–76. doi:10.1016/0006-8993[76]90780-0. PMID 949609.
- ^ Faraday M [1839]. “Experimental Researches in Electricity, Fifteenth Series”. Philosophical Transactions of the Royal Society. 129: 1–12. doi:10.1098/rstl.1839.0002.
Bài viết này cần thêm chú thích nguồn gốc để kiểm chứng thông tin. |
- Dữ liệu liên quan tới Electrophorus electricus tại Wikispecies
| Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Cá chình điện. |
Lấy từ “//vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Cá_chình_điện&oldid=68340848”