Física en el mundo animal: anguila eléctrica y su "central eléctrica"
Anguila eléctrica (Fuente: youtube) Unpez de la especie anguila eléctrica (Electrophorus electricus) es el único miembro del género de anguilas eléctricas (Electrophorus). Ocurre en una serie de afluentes de los tramos medio y bajo del Amazonas. El tamaño del cuerpo del pez alcanza los 2.5 metros de longitud y el peso es de 20 kg. La anguila eléctrica come peces, anfibios y, si tiene suerte, pájaros o pequeños mamíferos. Los científicos han estado estudiando anguila eléctrica durante docenas (si no cientos) de años, pero solo ahora algunas de las características estructurales de su cuerpo y varios órganos comenzaron a aclararse.Además, la capacidad de generar electricidad no es la única característica inusual de la anguila eléctrica. Por ejemplo, respira aire atmosférico. Esto es posible debido a una gran cantidad de un tipo especial de tejido de la cavidad oral, perforado por los vasos sanguíneos. Para respirar, el acné necesita flotar a la superficie cada 15 minutos. No puede tomar oxígeno del agua, ya que vive en depósitos muy lodosos y poco profundos, donde hay muy poco oxígeno. Pero, por supuesto, la principal característica distintiva de la anguila eléctrica son sus órganos eléctricos.Desempeñan el papel de no solo armas para aturdir o matar a sus víctimas, que las anguilas comen. La descarga generada por los órganos eléctricos de los peces puede ser débil, hasta 10 V. Dichas descargas son generadas por la anguila para la electro-localización. El hecho es que los peces tienen "electrorreceptores" especiales que le permiten determinar la distorsión del campo eléctrico causado por su propio cuerpo. La electrolocalización ayuda a las anguilas a encontrar su camino en aguas turbulentas y a encontrar víctimas ocultas. La anguila puede dar una fuerte descarga de electricidad, y en este momento, un pez o anfibio al acecho comienza a sacudirse al azar debido a las convulsiones. El depredador detecta fácilmente estas vibraciones y se come a la presa. Por lo tanto, este pez es electroreceptivo y electrogénico.
Curiosamente, las descargas de fuerza variable son generadas por tres tipos de órganos eléctricos. Ocupan aproximadamente 4/5 de la longitud del pez. Los órganos Hunter y Men producen alto voltaje, y el órgano Sachs genera pequeñas corrientes para fines de navegación y comunicación. El órgano principal y el órgano de Hunter se encuentran en la parte inferior del cuerpo de la anguila, órgano Sachs, en la cola. El acné se "comunica" entre sí utilizando señales eléctricas a una distancia de hasta siete metros. Con una cierta serie de descargas eléctricas, pueden atraer a otras personas de su tipo hacia sí mismos.¿Cómo genera la anguila eléctrica una descarga eléctrica?
El acné de esta especie, así como una serie de otros peces "electrificados", reproducen la electricidad de la misma manera que los nervios con músculos en los organismos de otros animales, solo para esto usan células especializadas en electrocitos. La tarea se lleva a cabo utilizando la enzima Na-K-ATPasa (por cierto, la misma enzima también es muy importante para los moluscos del género Nautilus (lat. Nautilus)). Gracias a la enzima, se forma una bomba de iones que bombea iones de sodio fuera de la célula y bombea iones de potasio. El potasio se excreta de las células gracias a las proteínas especiales que forman la membrana. Forman una especie de "canal de potasio" a través del cual se eliminan los iones de potasio. Los iones cargados positivamente se acumulan dentro de la célula, cargados negativamente en el exterior. Hay un gradiente eléctrico .La diferencia de potencial como resultado alcanza 70 mV. Hay canales de sodio en la membrana de la misma célula del órgano eléctrico de la anguila, a través de los cuales los iones de sodio pueden ingresar nuevamente a la célula. En condiciones normales, en 1 segundo, la bomba elimina aproximadamente 200 iones de sodio de la célula y simultáneamente transfiere aproximadamente 130 iones de potasio a la célula. Una membrana de micrómetro cuadrado puede acomodar 100-200 de estas bombas. Por lo general, estos canales están cerrados, pero si es necesario, se abren. Si esto sucede, el gradiente de potencial químico conduce al hecho de que los iones de sodio ingresan nuevamente a las células. Se produce un cambio general en el voltaje de -70 a +60 mV, y la celda produce una descarga de 130 mV. La duración del proceso es de solo 1 ms. Las células eléctricas están interconectadas por fibras nerviosas, la conexión es en serie. Los electrocitos forman una especie de columnas,que están conectados en paralelo. El voltaje total de la señal eléctrica generada.alcanza 650 V, intensidad de corriente - 1A. Según algunos informes, el voltaje puede alcanzar incluso 1000 V, y la intensidad de corriente es de 2A.
Electrocitos (células eléctricas) de una anguila bajo un microscopio.Después deuna descarga, la bomba de iones vuelve a funcionar y los órganos eléctricos de la anguila se cargan. Según algunos científicos, hay 7 tipos de canales iónicos en la membrana celular de los electrocitos. La ubicación de estos canales y la alternancia de los tipos de canales afecta la tasa de producción de electricidad.Batería baja
Según un estudio realizado por Kenneth Catania de la Universidad de Vanderbilt (EE. UU.), La anguila puede usar tres tipos de descarga de su órgano eléctrico. El primero, como se mencionó anteriormente, es una serie de impulsos de bajo voltaje que sirven para fines de comunicación y navegación.El segundo es una secuencia de 2-3 pulsos de alto voltaje que duran varios milisegundos. Este método es utilizado por la anguila cuando busca una víctima oculta y oculta. Tan pronto como se administran 2-3 descargas de alto voltaje, los músculos de la víctima que está al acecho comienzan a contraerse, y la anguila puede detectar fácilmente la comida potencial.El tercer método es una serie de descargas de alta frecuencia y alto voltaje. El tercer método es utilizado por las anguilas durante la caza, dando hasta 400 impulsos por segundo. Este método paraliza casi cualquier animal de tamaño pequeño y mediano (incluso humanos) a una distancia de hasta 3 metros.¿Quién más es capaz de generar corriente eléctrica?
Alrededor de 250 especies de peces son capaces de esto. Para la mayoría, la electricidad es solo un medio de navegación, como, por ejemplo, en el caso del elefante del Nilo (Gnathonemus petersii).Pero pocos peces son capaces de generar una descarga eléctrica de fuerza sensible. Estas son rampas eléctricas (varias especies), bagres eléctricos y algunos otros.
Bagre eléctrico (Fuente: Wikipedia)Jason Gallent y sus colegas celebraronsecuenciación del genoma de varios peces con órganos eléctricos, y descubrió que muchas de las especies estudiadas por ellos no son parientes. La "invención" por la naturaleza de los órganos eléctricos en los peces fue paralela, pero la estructura de las baterías es muy similar para todos. En total, los científicos contaron 6 líneas evolutivas independientes entre sí, lo que condujo a la aparición de órganos eléctricos. Quizás la anguila eléctrica es uno de los tipos de peces que usan este órgano con mayor habilidad.
Fuente: animalpicturesociety.comSource: https://habr.com/ru/post/es396959/
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