电鳗:看清了!这不止是电棍,还是遥控追踪系统!

作者: Ed Yong

来源: 果壳

发布日期: 2015-11-18

电鳗的高压放电不仅是一种强大的武器,还具备追踪猎物的功能。肯尼斯•卡特尼亚的研究揭示了电鳗如何利用高压电脉冲使猎物暴露位置、瘫痪肌肉,并通过电场监控猎物的漂流轨迹。电鳗的电击系统集成了电池、电击枪、遥控器和追踪系统,使其成为一种多功能的生物工具。

电鳗两米长的身体里,装满了专门用来发电的细胞,它们可以产生高达600伏的电击,足以击昏电鳗常吃的小鱼和小型无脊椎动物。这样的电力甚至足以电倒一个人或一匹马。尽管电力强劲,但电鳗的电击并只不是简单粗暴的武器。来自美国范德比尔特大学的肯尼斯•卡特尼亚(Kenneth Catania)发现,电鳗的高压放电是一种极其精妙的武器,至少具备三种不同功能。首先,它们使猎物抽搐,从而暴露自己的位置。

然后,电击使猎物的肌肉收缩而瘫痪麻痹。接着,电场还能监控这些躯体僵硬的盘中餐在水中漂流的轨迹。电鳗是集电池、电击枪、遥控器和追踪系统为一体的存在。

尽管名叫电鳗,但电鳗跟鳗鱼完全没有关系,而是一种长刀鱼——几种擅长产生电场的南美鱼类的一种,跟鲤鱼和鲶鱼亲缘关系很近。大部分长刀鱼只能产生微弱的电场,用来在浑浊的水中找寻方向、辨认同伴、相互交流。电鳗不仅具备上述能力,还通过专门器官产生的高能电击,大大强化了这种能力。这使得电鳗成了都市传说、通俗小说和科学研究的宠儿。

在19世纪,为了理解电流如何对神经系统的产生作用,迈克尔•法拉第(Michael Faraday)对电鳗下了手。他有时会徒手触摸电鳗,来测试电鳗的放电能力。两个世纪过去了,科学家总算是稍微谨慎了一些。当卡特尼亚开始研究电鳗的时候,他戴了厚厚的橡胶手套。卡特尼亚揭示了星鼻鼹鼠如何通过吐泡泡在水下闻气味。他发现了触手蛇如何迫使鱼类游进嘴里。他展示了人类,这种最古怪的动物,是如何通过模仿鼹鼠捉虫。

去年,他发现电鳗的致命电击比任何人之前想象的都更为刺激。电鳗接近猎物时,每秒都会释放约400伏的高压电脉冲。卡特尼亚发现,这些电脉冲就像是无线电击枪:电脉冲刺激鱼身上掌管肌肉的神经元,使肌肉收缩。这样,鱼就动不了了,电鳗便可以迅速上前,一口吞掉它们。电鳗会释放简单的快速脉冲对,这种脉冲对会引发肌肉强烈的收缩。

而且即使鱼藏起来也没用——这种脉冲对会使它们的肌肉不由自主地抽搐,从而暴露自己的位置,电鳗可以感觉到这些抽搐。自此,卡特尼亚发现了电鳗的高压脉冲不仅仅是武器,同时还是追踪系统。因为动物天生导电,电鳗可以利用电脉冲的反馈,感知到动弹不得的猎物的位置。卡特尼亚是这样证明这一点的:他向人工喂养的电鳗提供被切除脑叶而瘫痪和麻醉了的鱼类,他能够控制这些鱼的动作。

在正常情况下,电鳗会释放双峰电脉冲,卡特尼亚会抽动他的僵尸鱼,电鳗随即会扑上去。但如果卡特尼亚把鱼用塑料袋罩起来,电鳗就会变得不寻常的低效,并且缺乏目的性。它们还是会向抽搐的方向出击,但是通常会半途而废。卡特尼亚在水中放入导电碳棒后,情况发生了改变。这一次,抽搐的鱼类再次引发了电鳗的猛烈攻击——但是电鳗实际上瞄准的是导电棒。电鳗甚至能在导电棒被六个绝缘塑料棒包围的情况下把它挑出来。

它们还可以精准地跟踪在转盘上旋转移动、被塑料绝缘体包围的导体。而且,这些电鳗灵活敏捷得惊人:即使转盘改变了旋转方向,电鳗也可以在攻击中途变向。这表明,电鳗利用高压电脉冲追踪猎物的运动。这看起来有些荒唐,因为电击已经把小动物麻痹了——但是,被麻痹的受害者依旧会在水中漂浮,特别是在它们在电鳗电击之前已经开始逃离的情况下。据我所知,能产生同时用作武器、以及感知成像载体的信号的动物,电鳗是头一例。

此前,科学家一直认为电鳗利用弱电脉冲来交流和导航,强电脉冲来攻击和防守——两套完全分离的功能。但新研究表明,强电脉冲同样被用于某种形式的导航。而且,至少有一只电鳗还会利用强电脉冲交流:田纳西州水族馆的鳗鱼米格尔•沃森(Miguel Wattson,@EelectricMiguel)每释放一次强电脉冲就会发送一条推特。

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