Σάββατο 15 Ιούνη 2019 - Κυριακή 16 Ιούνη 2019
ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ
ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ
Σελίδα 36
ΕΠΙΣΤΗΜΗ
ΗΛΕΚΤΡΟΦΟΡΟ ΧΕΛΙ
Ζώο με μοναδική ικανότητα και προσαρμοσμένες σ' αυτήν συμπεριφορές

Το χέλι μπορεί να εντοπίζει το θήραμά του ή άλλους αγωγούς του ηλεκτρικού ρεύματος χρησιμοποιώντας ηλεκτροϋποδοχείς υψηλής διαφοράς δυναμικού. Σε πειράματα με περιστρεφόμενο δίσκο που είχε μόνο ένα αγώγιμο ένθετο και πολλούς όμοιους μη αγώγιμους, το χέλι έβρισκε τον αγώγιμο με εκπληκτική ακρίβεια
Το χέλι μπορεί να εντοπίζει το θήραμά του ή άλλους αγωγούς του ηλεκτρικού ρεύματος χρησιμοποιώντας ηλεκτροϋποδοχείς υψηλής διαφοράς δυναμικού. Σε πειράματα με περιστρεφόμενο δίσκο που είχε μόνο ένα αγώγιμο ένθετο και πολλούς όμοιους μη αγώγιμους, το χέλι έβρισκε τον αγώγιμο με εκπληκτική ακρίβεια
Υπάρχει ένα ζώο με ένα ασυνήθιστο χαρακτηριστικό, που το χρησιμοποιεί όπως τα όπλα «φέιζερ» της σειράς επιστημονικής φαντασίας «Σταρ Τρεκ» σε λειτουργία ακινητοποίησης, ή πιο ρεαλιστικά, όπως τα τέιζερ που χρησιμοποιεί η αμερικανική αστυνομία. Ο ίδιος ο οργανισμός του ζώου είναι ένα όπλο με τέτοια χαρακτηριστικά. Πρόκειται για το ηλεκτροφόρο χέλι (Electrophorus electricus), που ζει στα ποτάμια της Αμαζονίας και μπορεί να προκαλεί ηλεκτρικές εκκενώσεις πολλών εκατοντάδων βολτ, ικανές να προκαλέσουν νευρομυική ακινητοποίηση, παρεμβαίνοντας στην ικανότητα του νευρικού συστήματος να ελέγχει τους μύες.

Τα τέιζερ ασκούν ηλεκτρικές εκκενώσεις υψηλής τάσης μέσω ζεύγους καλωδίων με ρυθμό 19 παλμών το δευτερόλεπτο. Τα ηλεκτροφόρα χέλια δεν χρειάζονται καλώδια, επειδή το νερό είναι αγωγός του ηλεκτρισμού. Οι ηλεκτρικοί παλμοί που εκπέμπουν είναι επίσης σύντομοι, με τον καθένα να διαρκεί περίπου 2 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Οταν φτάνουν στην τελική φάση της επίθεσης στέλνουν 400 ηλεκτρικές εκκενώσεις ανά δευτερόλεπτο!

Βιολογική μπαταρία

Το ηλεκτροφόρο χέλι, παρά τις εξωτερικές ομοιότητες, δεν είναι πραγματικό χέλι, καθώς ανήκει σε μια οικογένεια ψαριών, τα Γυμνοτιδαία, που ζουν στη Νότια Αμερική. Τα άλλα μέλη της οικογένειας προκαλούν μόνο ελαφρές ηλεκτρικές εκκενώσεις, που χρησιμοποιούν για να ανιχνεύουν το περιβάλλον τους και να επικοινωνούν μεταξύ τους. Ομως το ηλεκτροφόρο χέλι ακολούθησε εξελικτική πορεία, που οδήγησε στη μεγάλη ενίσχυση της ηλεκτρικής ισχύος του. Μπορεί να δημιουργήσει διαφορά δυναμικού μέχρι 600 βολτ, χάρη στο ηλεκτρικό όργανο που διατρέχει σχεδόν όλο το μήκος του μακρόστενου σώματός του (το οποίο φτάνει σε ορισμένες περιπτώσεις τα δυόμισι μέτρα και σε βάρος τα 20 κιλά). Το ηλεκτρικό όργανο αποτελείται από χιλιάδες δισκόμορφα κύτταρα, που ονομάζονται ...ηλεκτροκύτταρα και λειτουργούν σαν μπαταρίες, ή σαν τα εξαρτήματα των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων που ονομάζονται πυκνωτές και μπορούν να αποδώσουν γρήγορα το φορτίο τους.


Πειράματα και προσεκτική παρατήρηση οδήγησε τους βιολόγους να συμπεράνουν ότι πράγματι το ηλεκτροφόρο χέλι χρησιμοποιεί την ειδική του ικανότητα σαν τέιζερ. Οι ακολουθίες παλμών υψηλής τάσης που εκπέμπει δημιουργούν μυικές συσπάσεις, που ακινητοποιούν τα ψάρια σε μικρή απόσταση, τα οποία φαίνονται σαν να «παγώνουν» στη θέση τους, όσο διαρκούν οι ηλεκτρικές εκκενώσεις. Οπως αποδείχτηκε, η επίδραση των παλμών δεν γίνεται απευθείας στους μύες των ψαριών, αλλά στα κινητικά νεύρα που τους ελέγχουν. Κι αυτό είναι εκπληκτικό, αν σκεφθεί κανείς ότι το ηλεκτρικό όργανο του χελιού είναι ένας τροποποιημένος μυς, που ενεργοποιείται από τα κινητικά νεύρα του χελιού! Η εντολή που ξεκινά από τον εγκέφαλο του ζώου προς το ηλεκτρικό του όργανο, λειτουργεί σαν το πάτημα του πλήκτρου pause σε ένα εικονικό τηλεχειριστήριο ελέγχου των γύρω ψαριών.

Νευροφυσιολόγος και φυσικός

Ομως, πριν φτάσει στην τελική ηλεκτρική ομοβροντία, το χέλι χρησιμοποιεί ζευγάρια ηλεκτρικών παλμών για την πρόκληση σπασμού σε τυχόν κρυμμένα κοντινά ψάρια, ώστε από την κίνηση του νερού που θα προκληθεί να αντιληφθεί τη θέση τους. Τα ζεύγη σύντομων ηλεκτρικών παλμών έχει αποδειχτεί από τη μυική φυσιολογία ότι είναι ο βέλτιστος τρόπος για την πρόκληση της μέγιστης μυικής σύσπασης. Χωρίς να γνωρίζει μυική φυσιολογία, το ηλεκτροφόρο χέλι εξελικτικά ανέπτυξε τη βέλτιστη τεχνική ξετρυπώματος των θηραμάτων του. Τα ηλεκτροφόρα χέλια στο φυσικό τους περιβάλλον κυνηγούν τη νύχτα, περίοδο κατά την οποία τα μικρά ψάρια συνήθως κρύβονται ανάμεσα στα φυλλώματα της βλάστησης του βυθού των ποταμών.


Τα πειράματα έδειξαν ότι τα χέλια επιτίθενται μόνο σε στόχους που αντιδρούν με σπασμό στο ζεύγος ηλεκτρικών παλμών, ο οποίος λειτουργεί σαν καταφατική απάντηση στο αν είναι ζωντανό το θήραμα. Το ηλεκτροφόρο χέλι χρησιμοποιεί το «τηλεχειριστήριό» του με δύο τρόπους: Για να ανακαλύψει τα κρυμμένα θηράματα κάνοντάς τα να κινηθούν και στη συνέχεια μπλοκάροντας οποιαδήποτε κίνησή τους μέχρι να τα καταβροχθίσει. Αλλά αυτά δεν είναι τα μόνα κόλπα που ξέρει. Επειδή οι ηλεκτρικοί παλμοί που εκπέμπει απλώνουν σε όλο τον χώρο γύρω του δεν μπορούν να έχουν το μέγιστο δυνατό αποτέλεσμα και δεν είναι επαρκείς για ...ζόρικα θηράματα. Σε τέτοια θηράματα, όπως οι καραβίδες, που θα μπορούσαν να του αντεπιτεθούν, το χέλι συμπεριφέρεται σαν να ξέρει φυσική. Η βιολογική εξέλιξη το οδήγησε να κουλουριάζεται γύρω από ένα θήραμα που συνεχίζει να αντιστέκεται, ώστε το ηλεκτρικό πεδίο που σχηματίζεται ανάμεσα στους πόλους του ηλεκτρικού του οργάνου να μεγιστοποιείται πάνω στο σώμα του ψαριού. Ο θετικός πόλος βρίσκεται στο κεφάλι του χελιού και ο αρνητικός κοντά στο άκρο της ουράς του, γι' αυτό το χέλι φέρνει το κεφάλι του κοντά στο ψάρι και κουλουριάζει την ουρά του γύρω απ' αυτό. Αυτή η τεχνική εστίασης οδηγεί στον διπλασιασμό της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου, όπως διαπίστωσαν οι ερευνητές.

Πολλαπλή χρησιμότητα

Οι χρήσεις του ηλεκτρικού οργάνου του από το χέλι δεν σταματούν εδώ. Διαπιστώθηκε ότι η τελική κίνηση για να βάλει το ακινητοποιημένο θήραμα στο στόμα του πραγματοποιείται και αυτή με καθοδήγηση από τους ηλεκτρικούς παλμούς που εκπέμπει. Το χέλι μπορεί να ανιχνεύσει την παραμόρφωση του ηλεκτρικού πεδίου που προκαλείται από υψηλότερης αγωγιμότητας σώματα, όπως είναι τα σώματα των υδρόβιων ζώων.

Αλλά το ηλεκτροφόρο χέλι χρησιμοποιεί την ικανότητά του να προκαλεί ηλεκτρικές εκκενώσεις και για αμυντικούς λόγους. Οταν βρίσκεται στριμωγμένο και αντιληφθεί ότι κάποιο μεγάλο αγώγιμο σώμα αρχίσει να βυθίζεται κοντά του, π.χ. το κεφάλι ή ένα άκρο κάποιου θηρευτή, τότε το χέλι κάνει άλμα έξω από το νερό και ακουμπά το σαγόνι του όσο ψηλότερα γίνεται πάνω στο τμήμα του αγώγιμου σώματος που βρίσκεται έξω από το νερό. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η ηλεκτρική εκκένωση να πραγματοποιηθεί σε μεγάλο ποσοστό μέσω του σώματος αυτού, καθώς πάνω του ακουμπά ο θετικός πόλος του διπόλου, ενώ ο αρνητικός βρίσκεται μέσα στο νερό, με το οποίο το σώμα έχει ήδη έρθει σε επαφή. Ακόμη και χέλι μήκους ενός μέτρου, με εσωτερική αντίσταση 450 ohm, μπορεί να επιφέρει εκκένωση 1 αμπέρ στα 382 βολτ, δηλαδή κατά πολύ ισχυρότερη ενός τέιζερ.


Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»


Κορυφή σελίδας

Διαβάστε στο «Ρ»
Ο καιρός
Weather data from openweathermap.org