Блог

Шестое чувство - электрорецепция у акул

Как и другие животные, акулы обладают всеми пяти органами чувств – зрение, обоняние, осязание, вкус, тактильность. Есть у них еще одно дополнительное 6 чувство, выделяющее их среди всех остальных – электрорецепция.

Что такое электрорецепция и как она работает?

Это биологическая способность воспринимать электро-магнитные импульсы. Древнее чувство, которое развилось независимо в животном мире в нескольких группах, включая бесчелюстных (миноги), хрящевых (химеры, акулы, скаты/скаты) и костистых рыб (двоякодышащие рыбы, латимерии, полиптериды, хрящевые и костистые), некоторых амфибий и млекопитающих.

Открыл эту способность у акул - В 1971году Адрианус "Ад" Калмиийн, он опубликовал захватывающую статью, доказывающую, что акулы и скаты обладают дополнительным чувством, воспринимающим электромагнитные волны.

Схема принципа работы электрорецепции у акул

Как это открыли?

Итальянский ихтиолог Стефано Лоренцини, формально описал анатомию этих органов в 17 веке. Они представляют из себя систему маленьких пор расположенных по всей голове рыбы. Но чего никто не знал, так это того, для чего использовались эти поры. Было много догадок, но не было доказательств.

Ключевой прорыв произошел в 1935 году, физиолог Свен Дейкграаф из Утрехтского государственного университета в Нидерландах изучал акул для другого проекта, когда он заметил, что акула в неволе реагировала, когда приближалась к ржавой проволоке в своем аквариуме. Акула отступила от проволоки после приближения к ней, отшатнулась с явным отвращением или реакцией похожей на боль, хотя рыба никогда ее не касалась. Причем эта реакция побега происходила даже тогда, когда акуле были завязаны глаза и она не могла видеть проволоку. Ясно, что проволока давала не визуальный стимул, который акула могла уловить.

В 60е года химик Ройс Мюррей из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл задокументировал, что сенсорные клетки в ампулах Лоренцини реагируют на электромагнитные поля. Но работа проводилась в лаборатории только с органами ампул, а не с живой плавающей акулой.

Окончательно эту способность доказал Адрианус «Ад» Калмийн в 1971 году, он же провел серию умных экспериментов, поместив живую добычу в защитные чехлы из агара, чтобы акулы не могли видеть, слышать или чувствовать их запах, но все же могли ощущать их биоэлектрические поля. Тем самым он ответил на вопросы - «Существуют ли электрические поля в естественной среде обитания акул и скатов, которые могут быть обнаружены этими животными?» и «Если да, то активно ли акулы и скаты используют эти поля?»

На фото: Адрианус Калмиийн держит обыкновенную кошачью акулу (Scyliorhinus canicula). А также схема проведенного опыта из его статьи по электрорецепции акул

Как они это делают?

Все акулы имеют специальные органы для улавливания электромагнитных волн - электрорецепторы (ампулы Лоренцини). Они представляют собой заполненные желе трубки, открывающиеся на поверхности кожи акулы. Внутри каждая трубка заканчивается луковицей, известной как ампула. Если снять кожу с головы акулы, можно увидеть сотни таких луковиц. Желе в трубке обладает высокой проводимостью, что позволяет передавать электрический потенциал от поры к ампуле в основании трубки. Разность потенциалов на мембране, выстилающей каждую ампулу, вызывает активацию нервов, посылающих сигналы в мозг. Кроме того, как оказалось эта система связана с органом боковой линии. Тем самым акулы чувствуют одновременно электромагнитное излучение и колебания молекул воды.

Акулам, при этом помогает, сама природа. Морская вода является богатой ионами средой, которая умеренно хорошо проводит электрические поля. Морская вода, движущаяся над силовыми линиями магнитного поля нашей планеты, создает слабую, но богато текстурированную электрическую «карту» ближайшего окружения. Тело акулы содержит богатый бульон электрически заряженных биомолекул, называемых электролитами, которые позволяют клеткам общаться друг с другом.

Количество мышечных сокращений влияет на величину электрического поля. Чем больше мышц сокращается, тем больше величина поля, и наоборот. Кроме того, интенсивность электрических полей изменяется в случае раненого животного.

Например, ракообразные могут генерировать напряжение 50,0 мВ, измеренное с помощью сенсорного электрода, расположенного на расстоянии 1 мм от поверхности животного. Было показано, что те же ракообразные в случае ранения генерируют гораздо более высокое напряжение 1250,0 мВ. Это было еще в 1947 году, когда биолог Берр первоначально установил наличие этих биоэлектрических полей вблизи морских животных.

В 1998 году аспирант Стив Кайджура продемонстрировал, что новорождённые лопатоголовые акулы (Sphyrna tiburo) могут обнаруживать электрические поля менее 1 нановольта на квадратный сантиметр. Это эквивалентно электрическому полю батареи фонарика, подключенной к электродам, находящимся в океане на расстоянии около 10 000 миль (16 000 километров) друг от друга. Такая невероятная электрическая чувствительность более чем в пять миллионов раз превосходит все, что вы или я могли бы почувствовать, и, безусловно, является самой острой в Царстве Животных.

В купе с этим акулы чувствуют не только работу мышц, но работу сердца и мозга потенциальной добычи. Особенно при ранении и стрессе, поскольку при этом идет значительно более сильная генерация напряжения в нервной системе. Потому акулы в каком-то смысле действительно чувствуют страх, но на физическом уровне.